Theoretical Foundations of Chemical EngineeringTheoretical Foundations of Chemical EngineeringТеоретические основы химической технологии0040-35713034-6053The Russian Academy of Sciences65286310.31857/S0040357123050202LYZQXKArticlesСтатьиUnknownComparative Calculation of the Interphases Heat and Mass Transfer in Spray Apparatus for the Regimes of Cocurrent and Countercurrent of Phases with Consideration of the Drag Crisis and Heat and Mass Transfer CrisisСравнительный расчет межфазного тепло- и массообмена в распылительном аппарате для режимов прямо- и противотока фаз с учетом кризисов сопротивления и тепломассоотдачиSimakovN. N.СимаковН. Н.nik_simakov@mail.ruYaroslavl Higher Military School of Anti-Aircraft WarfareЯрославское высшее военное училище противовоздушной обороны0109202357561762602022025Copyright ©; 2023, Н.Н. СимаковCopyright ©; 2023, Н.Н. Симаков2023Н.Н. СимаковН.Н. Симаковhttps://transsyst.ru/0040-3571/article/view/652863

The article presents new details of an algorithm and compares the results of calculating the heat and mass transfer of water and air in spray apparatus for the regimes of cocurrent and countercurrent of phases, taking into account the early crisis of drops drag and the accompanying crisis of heat and mass transfer. The mathematical model used is based on nonstationary differential equations for the flow of a compressible medium, supplemented with the equations of heat and mass transfer from drops to the gas. The known explicit Lax–Wendroff scheme is used in difference analogs of the equations of continuity and phases flow. The distributions of phases velocities and temperatures, and densities of water vapor in air and saturated vapor near the surface of drops in the two-phase flow are calculated to compare the co- and countercurrent flows of phases through the cylindrical apparatus. In particular, the calculations determined the dependences of the average temperatures of the gas and the liquid over the outlet section of the apparatus for each phase on the gas flow through it

В статье представлены новые детали алгоритма и сравнение результатов расчета тепломассообмена воды и воздуха в распылительном аппарате в режимах прямо- и противотока фаз с учетом раннего кризиса сопротивления капель и сопутствующего ему кризиса тепло- и массообмена. Основу использованной математической модели составляют нестационарные дифференциальные уравнения течения сжимаемой среды, дополненные уравнениями тепло- и массопередачи от капель к газу. В разностных аналогах уравнений неразрывности и движения фаз использована известная явная схема Лакса–Вендроффа. Представлены распределения скоростей, температур фаз, плотностей водяного пара в воздухе и насыщенного пара над поверхностью капель в двухфазном потоке, рассчитанные для сравнения режимов прямо- и противотока фаз через цилиндрический аппарат. В расчетах, в частности, установлены зависимости средних температур газа и жидкости по выходному для каждой фазы сечению аппарата от расхода газа через него.

nozzleliquid sprayingearly crisis of drop draginterfacial heat and mass transfermodeling and calculationфорсункараспыливание жидкостиранний кризис сопротивления капельмежфазный тепломассообменмоделирование и расчетГельперин Н.И., Басаргин Б.Н., Звездин Ю.Г. О гидродинамике жидко-газовых инжекторов с диспергированием рабочей жидкости // Теорет. основы хим. технологии. 1972. Т. 6. № 3. С. 434.Звездин Ю.Г., Симаков Н.Н., Пластинин А.П., Басаргин Б.Н. Гидродина-мика и теплообмен при распыливании жидкости в потоке высокотемпера-турного газа // Теорет. основы хим. технологии. 1985. Т. 19. № 3. С. 354.Simakov N.N. Liquid Spray from Nozzles. Cham: Springer Nature Switzerland AG, 2020.Simakov N.N. Calculation of the Interphase Heat and Mass Transfer in a Nozzle Spray Cone Taking into Account the Drag Crisis and the Heat and Mass-Transfer Crisis // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2022. Vol. 56. № 3. P. 339. [Симаков Н.Н. Расчет межфазного тепломассообмена в факеле распыла форсунки с учетом кризиса сопротивления и тепломассообмена // Теорет. основы хим. технологии. 2022. Т. 56. № 3. С. 345.]Simakov N.N. Comparison of Calculation Results for the Mass Transfer in Spray Apparatus for the Regimes of Cocurrent and Countercurrent of Phases // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2022. V. 56. № 6. P. 1026. [Симаков Н.Н. Сравнение результатов расчета массообмена в распылительных аппаратах для режимов прямо- и противотока фаз // Теоретические основы химической технологии. 2022. Т. 56. № 6. С. 735.]Нигматулин Р.И. Динамика многофазных систем. Ч. 1. М.: Наука, 1987.Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. М.: Наука,1984.Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя / Пер. с немецкого. М.: Наука, 1974.Torobin L.B., Gauvin W.H. Fundamental Aspects of Solids–Gas Flow. Part 1: Introductory Concepts and Idealized Motion in Viscous Regime // Can. J. Chem. Eng. 1959. V. 37. № 4. P. 129–141.Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1978.Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. IV. Гидродинамика. М.: Наука, 1988.Torobin L.B., Gauvin W.H. Fundamental aspects of solids-gas flow. Part 5: The Effect of Fluid Turbulence on the Particle Drag Coefficient // Can. J. Chem. Eng. 1960. V. 38. № 6. P. 189–200.Пигарев В.Е., Архипов П.Е. Холодильные машины и установки кондициони-рования воздуха. М.: Маршрут, 2003.