Dynamika procesu parowania pojedynczej kropli wody przy małych liczbach Webera

Jedną z metod chłodzenia powierzchni o dużej gęstości strumienia ciepła jest wykorzystanie rozpylaczy cieczowych. Proces odbioru ciepła rozpylonej cieczy zachodzi przez przemianę fazową płynu, którego tempo jest uzależnione od warunków początkowych, takich jak prędkość i średnica początkowa kropel cieczy. W artykule podjęto próbę obliczenia dynamiki procesu parowania pojedynczej kropli wody rozpylanej na płaskiej powierzchni ciała stałego, przy różnych liczbach Webera. Zaprezentowano model numeryczny odparowania wody oparty na metodzie lokalizacji powierzchni swobodnej Volume of Fluid (VoF). Symulację wykonano dla prędkości 1, 2, 3 i 4 m/s oraz początkowych średnic kropel równych odpowiednio 100, 150 i 200 mm. Liczby We osiągnęły wartości od 1,35 do 32,35.

Pełny tekst (pdf)

1. Agostini B., Fabbri M., Park J.E., Wojtan L., Thome J.R., Michel B.: State of the art of high heat flux cooling technologies, Heat Transf. Eng., 28 (2007), 258-281.
2. Bejan A.: Convective heat transfer, Wiley, New York 2004.
3. Chandra S., Di Marzo M., Qiao Y., Tartarini P.: Effect of liquid-solid contact angle on droplet evaporation, Fire Saf. J., 27 (1996), 141-158.
4. Chunqiang S., Shuangquan S., Changqing T., Hongbo X.: Development and experimental investigation of a novel spray cooling system integrated in refrigeration circuit, Appl. Therm. Eng., 33-34 (2012), 246-252.
5. Hirt C., Nichols B.: Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries, J. Comput. Phys., 39 (1981), 201-225.
6. Huang W.: An improved block-based thermal model in hotspot 4.0 with granularity considerations, Proc. Int. Cond. WDDD’07, San Diego 2007.
7. Orzechowski Z., Prywer J.: Wytwarzanie i zastosowanie rozpylonej cieczy, WNT, Warszawa 2008.
8. Rein M.: Phenomena of liquid drop impact on solid and liquid surfaces, Fluid Dyn. Res., 12 (1993), 61-93.
9. Šikalo Š., Marengo M., Tropea C., Ganić E.: Analysis of impact of droplets on horizontal surfaces, Exp. Therm. Fluid Sci., 25 (2002), 503-510.
10. Smakulski P.: Method of high heat flux removal by usage of liquid spray cooling, Arch. Thermodyn., 34 (2013), 173-184.
11. Strotos G., Gavaises M.: Numerical investigation on the evaporation of droplets depositing on heated surfaces at low Weber numbers, Heat Mass Transf., 51 (2008), 1516-1529.
12. Sun D.L., Xu J.L., Wang L.: Development of a vapor-liquid phase change model for volume-of-fluid method in FLUENT, Int. Commun. Heat Mass Transf., 39 (2012), 1101-1106.