VLIV SMYKOVÉHO NAPĚTÍ NA TOK VODNÍHO FILMU VE VERTIKÁLNÍ TRUBCE

INFLUENCE OF SHEAR STRESS ON THE LIQUID FILM FLOW IN VERTICAL TUBE

conference proceedings

en

When a vapour is condensing in the vertical tube, the resulting condensate produces a resistance to heat and mass transfer. The thermal resistance is dependent on the thickness and character of the flow of the condensate liquid film. The integrity of film collapse due to gravity when it flows down along the tube walls and thereby waves are created in film. Because of this waves, the shear stress is produced at steam-liquid interface by vapour movement. Due to this stress, concurrent flow of the steam accelerates the film and slows down in case of countercurrent flow. This work deals with the experimental verification of theoretical mathematical models describing the behaviour of the film. The experiment was focused on the effect of shear stress of the flowing gaseous medium (air) on the thin liquid film flowing on the wall of the glass tube. The influence of shear stress has been investigated by increase of water film flow so as to maintain a constant film thickness. The influence of the flow was tested for three different pipe diameters and for the concurrent and countercurrent flow configuration. The experiment includes the determination of the upper limit of film flow for a given velocity of air flow when the film starts to pulse and the lower limit of the film flow when the condensate film breaks down and does not flow by the whole circumference of the tube.

Při kondenzaci vodní páry ve vertikální trubce tvoří vzniklý kondenzát odpor vůči přenosu tepla a hmoty, přičemž velikost tepelného odporu je závislá na tloušťce a charakteru proudění kapalného filmu kondenzátu. Při stékání filmu po stěnách trubky dochází vlivem gravitace k jeho hroucení a tím k vlnění. Kvůli tomuto vlnění je na rozhraní pára-kapalina vytvářeno pohybem páry smykové napětí. Díky tomuto napětí při souproudém uspořádání pára film urychluje a při protiproudém proudění zpomaluje. Tato práce se zabývá experimentálním ověřením teoretických matematických modelů popisujících chování filmu. Experiment byl zaměřen na vliv smykového napětí od proudícího plynného média (vzduchu) na tenký kapalný vodní film proudící na stěně skleněné trubky. Vliv smykového napětí byl zkoumán na základě nutného zvyšování průtoku vodního filmu tak, aby byla zachována konstantní tloušťka filmu. Vliv proudění byl testován pro tři různé průměry trubky a pro souproudou a protiproudou konfiguraci proudění. Součástí experimentu je stanovení horní mezní hranice průtoku filmu pro danou rychlost proudění, kdy začne docházet k pulzacím v toku kondenzátu a spodní mezní hranice průtoku filmu, kdy se film kondenzátu utrhne a přestane téct přes celý omočený obvod trubky.

When a vapour is condensing in the vertical tube, the resulting condensate produces a resistance to heat and mass transfer. The thermal resistance is dependent on the thickness and character of the flow of the condensate liquid film. The integrity of film collapse due to gravity when it flows down along the tube walls and thereby waves are created in film. Because of this waves, the shear stress is produced at steam-liquid interface by vapour movement. Due to this stress, concurrent flow of the steam accelerates the film and slows down in case of countercurrent flow. This work deals with the experimental verification of theoretical mathematical models describing the behaviour of the film. The experiment was focused on the effect of shear stress of the flowing gaseous medium (air) on the thin liquid film flowing on the wall of the glass tube. The influence of shear stress has been investigated by increase of water film flow so as to maintain a constant film thickness. The influence of the flow was tested for three different pipe diameters and for the concurrent and countercurrent flow configuration. The experiment includes the determination of the upper limit of film flow for a given velocity of air flow when the film starts to pulse and the lower limit of the film flow when the condensate film breaks down and does not flow by the whole circumference of the tube.

kondenzátní film, stabilita filmu, proudění filmu

condensate film, stability, film flow

09.04.2019

Brno University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering

Brno

978-80-214-5733-1

13th International Conference for Young Researchers and PhD Students, Proceedings of the abstracts

1

56–56

1