Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1395
1
1
gregorian
2016
4
1
16
2
online
1
fulltext
fa
تاثیر اصلاح تنشسطحی قطره بر جوانهزایی جریان چگالشی بخار آب
Effect of the droplet surface tension correction on nucleation condensing water vapor flow
تاکنون تحقیقات زیادی برروی پدیده چگالش بخار آب در نازلها و پرههای ثابت توربین بخار انجام شده است. در اکثر این مدلسازیها از تنشسطحی سطح صاف بجای تنشسطحی قطره که علاوه بر دما وابسته به شعاع آن نیز میباشد، استفاده شده است که یکی از دلایل مهم آن عدم دقت لازم در روابط پیشنهادی محاسبه تنشسطحی سطح کروی قطره میباشد. اخیراً کالوا با برازش نتایج برگرفته از حل دقیق معادله گیبس-تولمن-کنیگ-باف رابطهای را برای محاسبه تنشسطحی قطره که قاعدتاً کمتر از تنشسطحی سطح صاف میباشد، پیشنهاد داده است. در این پژوهش برای اولین بار تاثیر این رابطه بر معادله جوانهزایی کلاسیک اصلاح شده برای جریان چگالشی بخار آب در یک کانال همگرا-واگرا مافوق صوت تحقیق شده است. از آنجا که ضریب تولمن (δ) در معادله تنشسطحی کالوا یک پارامتر مهم محسوب میشود، در این تحقیق برای اولین بار با برازش دادههای برگرفته از زنجیره معادلات تولمن یک معادله برای تغییرات ضریب تولمن با دمای قطره نیز پیشنهاد شده است. تنشسطحی وابسته به شعاع و دمای کالوا علاوه بر تاثیر مستقیم در شعاع بحرانی قطرات، در بدست آوردن انرژی آزاد بحرانی قطره نیز تاثیرگذار میباشد که تاثیر هردو آنها برای اولین بار در معادله جوانهزایی کلاسیک اصلاح شده بررسی شده است. اعمال اصلاح تنشسطحی قطره پیشنهادی کالوا و همچنین استفاده از معادله پیشنهادی تغییرات دمایی ضریب تولمن در مدلسازی تحلیلی یکبعدی جریان آدیاباتیک مافوق صوت، باعث بهبود نتایج به میزان 12 درصد در شعاع نهایی قطرات و 5 درصد در توزیع فشار در منطقه شوک میعان شده است.
Condensing flow in nozzle and stationary blades of steam turbine has always been the subject of many studies. Due to the lack of precise relationship between surface tension and small droplet radius, the radial dependence of surface tension has been ignored in calculations and surface tension of flat surface instead of droplet surface tension is used. Gibbs-Tolman-Koenig-Buff equation expressing the radial dependence of surface tension that Kalova provides as a relationship of changes in surface tension versus radius of the surface by fitting response from the exact solution of GTKB equation. The aforementioned relationship is known as Kalova surface tension equation. The present study considers the effect of the Kalova surface tension correction on nucleation and droplet growth in condensing flows in an ultrasonic Laval nozzle. Since Tolman coefficient (δ) is an important parameter in Kalova surface tension equation, by fitting response from Tolman equations a correlation for Tolman coefficient temperature changes suggested for the first time. Kalova Surface tension in addition to the direct impact of the droplets crisis radius, to obtain droplet free energy crisis is also impressive that the impact of both them in the modified classical nucleation equation have been studied for the first time. The results of analytical modeling one-dimensional adiabatic supersonic flow with applying the Kalova surface tension correction and using the proposed equation for Tolman coefficient temperature changes indicate an improvement to the 12% in radius of the droplets and 5% in pressure distribution in the region of condensation shock.
جریان چگالشی بخار,تنش سطحی,اصلاح کالوا,جوانهزایی,ضریب تولمن
Condensing steam flow,Surface tension,Kalova correction,Nucleation,Tolman Coefficient
264
274
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-5414&slc_lang=fa&sid=15
Javad
Rezazadeh
جواد
رضازاده
100319475328460061296
100319475328460061296
No
دانشگاه فردوسی مشهد
Esmail
Lakzian
اسماعیل
لکزبان
100319475328460061297
100319475328460061297
Yes
Assistant Professor of Mechanical Engineering,
Hakim Sabzevari University
استادیار گروه مکانیک دانشگاه حکیم سبزواری
Mohammad Reza
Mahpeykar
محمدرضا
مهپیکر
100319475328460061207
100319475328460061207
No
دانشگاه فردوسی مشهد