ЧИСЕЛЬНЕ МОДЕЛЮВАННЯ РОЗПОДІЛУ ТЕМПЕРАТУРИ В ПОТОЦІ МЕТАНУ В ВИХРОВИЙ ТРУБІ РАНКА-ХІЛША
DOI:
https://doi.org/10.15673/0453-8307.3/2015.35982Ключові слова:
вихрова труба Ранка-Хілша, розподіл енергії, моделювання великих вихорів, рівняння стану реального газу, метанАнотація
У роботі розглянуто розподіл температури в потоці метану всередині протиточної вихрової труби Ранка-Хілша. Тривимірна геометрична модель вихрової труби була використана для створення обчислювальної сітки з високою щільністю. Розглянуто вихрову трубу з двома тангенціальними вхідними соплами, осьовим виходом холодного потоку і периферійним вихідом гарячого потоку. Метан був використаний в якості флюїду разом з кубічним рівнянням стану Пенга-Робінсона. Були проаналізовані такі властивості середовища як повна температура і повний тиск для діапазону вхідних масових витрат і значень повного тиску на вході. Крім того, було досліджено розподіл повного тиску і повної температури уздовж осьового напрямку. Ефект розподілу температури виявився більш значущим для повітря, ніж для метану при всіх досліджених тисках. Створена модель може бути використана для розробки промислових вихрових труб для нафтової і газової промисловості, де метан є основним продуктом.
Посилання
Aljuwayhel, N.F., Nellis, G.F., Klein, S.A., Parametric and internal study of the vortex tube using a CFD model, International Journal of Refrigeration 28 (2005) 442–450.
ANSYS CFX-Solver Theory Guide, SAS IP Inc., Canonsburg, 2013, pp. 109 – 114.
Aydın, O., Baki, M., An experimental study on the design parameters of a counterflow vortex tube, Energy 31 (2006) 2763–2772.
Behera, U., Paul, P.J., Dinesh, K., Jacob, S., Numerical investigations on flow behaviour and energy separation in Ranque–Hilsch vortex tube, International Journal of Heat and Mass Transfer 51 (2008) 6077–6089.
Cockerill, T., Ranque-Hilsch vortex tube, the M.S. Thesis, Engineering Department at Cambridge University, 1995.
Eiamsa-ard, S., Promvonge, P., Numerical simulation of flow field and temperature separation in a vortex tube, International Communications in Heat and Mass Transfer 35 (2008) 937–947.
Eiamsa-ard, S., Experimental investigation of energy separation in a counter-flow Ranque-Hilsch vortex tube with multiple inlet snail entries, International Communications in Heat and Mass Transfer 37 (2010) 637–643.
Farouk, T., Farouk, B., Gutsol, A., Simulation of gas species and temperature separation in the counter-flow Ranque–Hilsch vortex tube using the large eddy simulation technique, International Journal of Heat and Mass Transfer 52 (2009) 3320–3333.
Hilsch, R., The use of the expansion of gases in a centrifugal field as cooling process, Rev. Sci. Instrum. 18 (2) (1947) 108–113.
Linderstrom-Lang, C., Studies on transport of mass and energy in the vortex tube – The significance of the secondary flow and its interaction with the tangential velocity distribution. Riso report, Denmark, September.
Nicoud, F., Ducros, F., Subgrid-scale stress modelling based on the square of the velocity gradient tensor, Flow, Turbulence and Combustion, 62, pp. 183-200, 1999.
Promvonge, P., Eiamsa-ard, S., Investigation on the vortex thermal separation in a vortex tube refrigerator, ScienceAsia 31 (2005) 215-223.
Ranque, G.J., Expériences sur la détente giratoire avec productions simultanés d’un échappement d’air chaud et d’un échappement d’air froid, J. Phys. Radium 4 (7) (1933) 112–114.
Secchiaroli, A., Ricci, R., Montelpare, S., D’Alessandro, V., Numerical simulation of turbulent flow in a Ranque-Hilsch vortex tube, International Journal of Heat and Mass Transfer 52 (2009) 5496–5511.
Versteeg, H.K., Malalasekera, W., An introduction to computational fluid dynamics. The finite volume method, Longman Group Ltd., Essex, 1995, pp. 10 - 24.
Whitson, C.H., Brulé, M.R., Phase Behavior, Henry L. Doherty Memorial Fund of AIME, Society of Petroleum Engineers Inc., Richardson, Texas, 2000, pp. 47 – 52.
