Εξάτµιση Σταγονιδίων Μονο-συστατικού και Πολυσυστατικού

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Εξάτµιση Σταγονιδίων Μονο-συστατικού και Πολυσυστατικού"

Αμφιτρίτη Παπάζογλου
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΤΕΡΟΓΕΝΩΝ ΜΙΓΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΑΥΣΕΩΣ Εξάτµιση Σταγονιδίων Μονο-συστατικού και Πολυσυστατικού Καυσίµου M. A. ΦΟΥΝΤΗ ΑΝΑΠΛ. ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ Ε.Μ.Π.

2 Εισαγωγή Α. Ο Στόχος Β. Σηµασία εξάτµισης υγρών καυσίµων Γ. Το πρόβληµα της εξάτµισης σταγονιδίων υγρών καυσίµων

3 Η Κλασσική Θεωρία της Εξάτµισης Α. Γενικά Β. Οι Εξισώσεις της Εξάτµισης Β1. Η εξίσωση διάχυσης O Νόµος του Fick Β2. Το Πλήρες Σύστηµα των Εξισώσεων

4 Θεωρία Εξάτµισης Σταγόνας Καυσίµου ( ) = 0 + u t ρ ρ Ηεξίσωση της συνέχειας γράφεται: Η εξίσωση διατήρησης της ορµής µπορεί να διατυπωθεί : i i i i i g p u u t u ρ τ ρ ρ + = + + ) ( ) ( ιατµητικές τάσεις µπορούν να εκφρασθούν από τη σχέση : i k k i i i i u u u δ µ µ τ + = 3 2 Ηεξίσωση διατήρησης της ενέργειας : + + = m m m m m m m i Q w p u t p Y h V q T h u t h ρ ρ λ ρ ρ ) ( ) ( ) (

5 Εξισώσεις Μοντελοποίησης και απλούστευσης Ρυθµός Εξάτµισης m [ Kg / s ] m = π D p ρ m DAB Sh ln 1+ ( B ) M Αριθµός µεταφοράς µάζας του Spalding Β_Μ B M = Y F, S Y 1 Y YF, Κλάσµα µάζας ατµού του καυσίµου σε άπειρη απόσταση (=0) ΥF,S Κλάσµα µάζας ατµού καυσίµου στην επιφάνεια της σταγόνας : χ F, S MWF YF, S = χ F, S MWF + ( 1 χ F, S ) MWG χ F,S Κλάσµα mole ατµού του καυσίµου από Clausius : P ref L MW F 1 1 χ F, S = ep P tot R ΤΒΡ Τp p Εξίσωση διατήρησης θερµότητας: m p Cpl = π D p Nu km ( Τ Τp ) m L dτ dt F, S F,

6 D^2 (mm2) 3,5 3 2,5 Πειραµατικά Αποτελέσµατα Αποτελέσµατα Μοντέλου 2 1,5 1 0,

7 T [K] Αποτελέσµατα Μοντέλου

8 ΟΝΟΜΑ ΚΑΥΣΙΜΟΥ : DECANE MIXING RULE SPALDING Correlation FROESSLING EVAPORATION MODEL SPALDING modified Free Air Stream Pressure... = Ambient Reference Pressure... = Air Stream Velocity... = 0 Air Molecular Weight... = Vapor Mass Fraction far from Droplet... = 0 Air Temperature... = 297 Initial Droplet Diameter... = 0,00152 Droplet Surface Temperature... = 290 Droplet Velocity... = 0 Droplet Evaporation Time step DT : = 0,08 Droplet Temprature Tolerance DTtol : = 3 Droplet Diameter Tolerance DP tol : = 2 General Tolerance TOL : = 0,01

9 1,1 (r/r0)^2 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Μοντέλο Πειρ. Τιµές

10 297 T [K]

11 ΟΝΟΜΑ ΚΑΥΣΙΜΟΥ : DECANE MIXING RULE SPALDING Correlation FROESSLING EVAPORATION MODEL SPALDING modified Free Air Stream Pressure... = Ambient Reference Pressure... = Air Stream Velocity... = 0 Air Molecular Weight... = Vapor Mass Fraction far from Droplet... = 0 Air Temperature... = 348 Initial Droplet Diameter... = 0, Droplet Surface Temperature... = 318 Droplet Velocity... = 3,1 Droplet Evaporation Time step DT : = 0,006 Droplet Temprature Tolerance DTtol : = 3 Droplet Diameter Tolerance DP tol : = 2 General Tolerance TOL : = 0,01

12 1,1 (r/r0)^2 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,

13 340 T [K]

14 ΟΝΟΜΑ ΚΑΥΣΙΜΟΥ : n HEPTANE MIXING RULE SPALDING Correlation FROESSLING EVAPORATION MODEL SPALDING modified Free Air Stream Pressure... = Ambient Reference Pressure... = Air Stream Velocity... = 0 Air Molecular Weight... = Vapor Mass Fraction far from Droplet... = 0 Air Temperature... = 297 Initial Droplet Diameter... = 0,00118 Droplet Surface Temperature... = 290 Droplet Velocity... = 0 Droplet Evaporation Time step DT : = 0,08 Droplet Temprature Tolerance DTtol : = 3 Droplet Diameter Tolerance DP tol : = 2 General Tolerance TOL : = 0,01

15 1,2 (r/r0)^2 1 0,8 0,6 0,4 0,

16 300 T [K] Τιµές Μοντέλου Πειραµατικές Τιµές

17 ΟΝΟΜΑ ΚΑΥΣΙΜΟΥ : Heptane Multicomponent ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΚΑΥΣΙΜΟΥ : n_heptane 30 % n_heptane 50 % n_heptane 20 % MIXING RULE SPALDING Correlation FROESSLING EVAPORATION MODEL SPALDING modified Free Air Stream Pressure... = Ambient Reference Pressure... = Air Stream Velocity... = 0 Air Molecular Weight... = Vapor Mass Fraction far from Droplet... = 0 Air Temperature... = 297 Initial Droplet Diameter... = 0,00118 Droplet Surface Temperature... = 290 Droplet Velocity... = 0 Droplet Evaporation Time step DT : = 0,08 Droplet Temprature Tolerance DTtol : = 3 Droplet Diameter Tolerance DP tol : = 2 General Tolerance TOL : = 0,01

18 (r/r0)^2 1,2 1 0,8 Μονοσυστατικό Μοντέλο Πολυσυστατικό Μοντέλο n-heptane Πειρ. Τιµές 0,6 0,4 0,

19 291 T [K] Μονοσυστατικό Μοντέλο Πολυσυστατικό Μοντέλο Πειραµατικές Τιµές

20 ΟΝΟΜΑ ΚΑΥΣΙΜΟΥ : Multicomponent 50% Decane 50% Heptane ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΚΑΥΣΙΜΟΥ : DECANE 50 % n_heptane 50 % MIXING RULE SPALDING Correlation FROESSLING EVAPORATION MODEL SPALDING modified Free Air Stream Pressure... = Ambient Reference Pressure... = Air Stream Velocity... = 0 Air Molecular Weight... = Vapor Mass Fraction far from Droplet... = 0 Air Temperature... = 297 Initial Droplet Diameter... = 0,00136 Droplet Surface Temperature... = 290 Droplet Velocity... = 0 Droplet Evaporation Time step DT : = 0,08 Droplet Temprature Tolerance DTtol : = 3 Droplet Diameter Tolerance DP tol : = 2 General Tolerance TOL : = 0,01

21 1,2 (r/r0)^2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 50%decane - 50% n-heptane εκάνιο Επτάνιο Decane Πειρ. Τιµές n-heptane Πειρ. Τιµές Multicomponent Πειρ. Τιµές

22 298 T [K] εκάνιο Επτάνιο

Σχετικά έγγραφα

1. Στοιχεία Μεταφοράς Μάζας και Εξισώσεις Διατήρησης

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών Ετερογενή Μείγματα & Συστήματα Καύσης 1. Στοιχεία Μεταφοράς Μάζας και Εξισώσεις Διατήρησης Δ. Κολαΐτης Μ. Φούντη Δ.Π.Μ.Σ. «Υπολογιστική Μηχανική»