Bir ısı değiştirici bataryasını, filtreyi ya da kule dolgusunu hücre hücre çözmek ne mümkün ne gereklidir. Bunlar, akışa tanımlı bir direnç uygulayan gözenekli bölgeler olarak temsil edilir. Yöntem sağlamdır; zayıf halka her zaman katsayılardır.
Direncin iki terimi
Basınç kaybı hıza doğrusal ve karesel iki terimle bağlanır: viskoz terim düşük hızlarda, atalet terimi yüksek hızlarda baskındır. Paketlenmiş yataklar için Ergun'un bağıntısı bu iki terimi gözeneklilik ve parçacık çapı cinsinden verir ve katsayıların klasik kaynağıdır [1].
Katsayılar nereden alınır
Üretici verisi. Batarya ya da filtre için yayımlanmış basınç kaybı-debi eğrisi varsa en güvenilir kaynak budur. Eğriye ikinci dereceden bir polinom oturtmak yeterlidir.
Deneyden. Kendi numunenizi ölçtüyseniz aynı şekilde.
Ayrıntılı alt modelden. Tekrar eden birimin (tek bir kanat hücresi, tek bir gözenek) küçük bir periyodik modelini çözüp direnç çıkarmak. Bu, yeni geometriler için doğru yoldur ve ısı değiştirici notundaki yaklaşımla aynıdır.
Tahminle. Bu, gözenekli ortam modelinin en sık kötüye kullanıldığı yerdir. Uydurulmuş bir katsayı, çözümü fiziksel görünümlü ama tamamen yanlış bir dağılıma sokar.
Yönelime dikkat
Çoğu gerçek gözenekli yapı anizotropiktir: bir bataryada akış kanal yönünde kolay, dik yönde neredeyse imkânsızdır. Dik yöndeki direnci gerçekçi biçimde yüksek vermezseniz, çözüm akışı bataryanın içinden yanlara kaydırır ve dağılımı olduğundan çok daha düzgün gösterir.
Isı transferi ayrı tanımlanır
Gözenekli bölge yalnız momentum direnci verir; ısı transferi ayrıca tanımlanmalıdır. Katı ve akışkan sıcaklığının ayrışabildiği durumlarda (hızlı geçici rejimler, yüksek güç yoğunluğu) tek sıcaklıklı denge varsayımı yanıltır.
Sınırı
Gözenekli model ortalama bir direnç verir; bölgenin içindeki yerel akışı göstermez. Aradığınız şey dolgunun içindeki dağılımsa, model yanlış araçtır.
Kaynaklar
- Ergun, S. (1952). Fluid flow through packed columns. Chemical Engineering Progress, 48(2), 89–94.
- Shah, R. K. & Sekulić, D. P. (2003). Fundamentals of Heat Exchanger Design. John Wiley & Sons. DOI: 10.1002/9780470172605