Droplet capture during cooling of recirculated water in evaporative cooling towers
The inertial capture of water droplets in the louvered drift eliminators of industrial cooling towers is studied using mathematical modeling methods. The motion of the air carrying water droplets within a periodic cell of the drift eliminator formed by two adjacent blades is described based on the Euler-Lagrange approach. The droplet capture efficiency is assessed for common corner-like and trapezoidal blade shapes. From the analysis of the airflow patterns and droplet trajectories within the periodic cell, the requirements are formulated to improve the blade efficiency. In particular, to ensure high droplet capture efficiency, it is desirable to minimize the number of airflow turns within the periodic cell while simultaneously increasing the air velocity magnitude. For a general assessment of the performance of the drift eliminator design, a complex criterion is proposed that incorporates weighting factors accounting for the significance of the amount of droplet capture, aerodynamic drag coefficient, and manufacturing cost of the grates.
Keywords
drift eliminator,
mathematical modeling,
Euler-Lagrange approach,
inertial droplet trappingAuthors
| Morenko Irina V. | Institute of Mechanics and Engineering of the Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences | i.v.morenko@yandex.ru |
| Fedyaev Vladimir L. | Institute of Mechanics and Engineering of the Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences | vlfed2020@gmail.com |
Всего: 2
References
Пономаренко В.С., Арефьев Ю.И. Градирни промышленных и энергетических предприя тий: справ. пособие. М.: Энергоатомиздат, 1998. 376 с.
Боровков В.С., Майрановский Ф.Г. Аэрогидродинамика систем вентиляции и кондицио нирования воздуха. М.: Стройиздат, 1978. 116 с.
Ruiz J., Cutillas C.G., Kaiser A.S., Zamora B., Sadafi H., Lucas M. Experimental study on pres sure loss and collection efficiency of drift Eliminators // Applied Thermal Engineering. 2019. V. 149. P. 94-104. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2018.12.023.
Ruiz J., Kaiser A.S., Zamora B., Cutillas C.G., Lucas M. CFD analysis of drift eliminators using RANS and LES turbulent Models // Applied Thermal Engineering. 2016. V. 105. P. 979-987. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2016.01.108.
Pedraza O.J.G., Ibarra J.J.P., Rubio-Maya C., Gonzalez S.R.G., Arista J.A.R. Numerical study of the drift and evaporation of water droplets cooled down by a forced stream of air // Applied Thermal Engineering. 2018. V. 142. P. 292-302. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2018.07.011.
Архипов В.А., Васенин И.М., Усанина А.С., Шрагер Г.Р. Динамическое взаимодействие частиц дисперсной фазы в гетерогенных потоках. Томск: Изд. Дом Том. гос. ун-та, 2019. 328 с.
Архипов В.А., Басалаев С.А., Перфильева К.Г., Романдин В.И., Усанина А.С. Анализ ре жимов гравитационного осаждения капли // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2023. № 86. C. 21-34. doi: 10.17223/19988621/86/2.
Волков К.Н., Емельянов В.Н. Течения газа с частицами. М.: Физматлит, 2008. 600 с.
Бушланов В.П., Бутов В.Г., Глазунов А.А. Численное исследование полидисперсных двухфазных течений в осесимметричном сопле Лаваля с учетом силы Магнуса, действующей на вращающиеся капли // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2024. № 88. С. 66-78. doi: 10.17223/19988621/88/6.
Вараксин А.Ю. Двухфазные потоки с твердыми частицами, каплями и пузырями: проблемы и результаты исследований (обзор) // Теплофизика высоких температур. 2020. Т. 58, вып. 4. С. 646-669. doi: 10.31857/S004036442004016X.
Моренко И.В., Федяев В.Л. Ламинарное неизотермическое обтекание вращающегося кругового цилиндра вязкой жидкостью с твердыми частицами // Инженерно-физический журнал. 2014. Т. 87, № 3. С. 549-555. doi: 10.1007/s10891-014-1046-9.
Menter F.R. Two-equation eddy viscosity turbulence models for engineering applications // AIAA Journal. 1994. V. 32 (8). P. 1598-1605. doi: 10.2514/3.12149.
Ахмадиев Ф.Г., Гиззятов Р.Ф., Гильфанов Р.М. Математическое моделирование. Метода: оптимизации. Вычислительный эксперимент: учеб. пособие. Казань: Изд-во Акад. наук РТ, 2021.492 с.
Федяев В.Л., Галимов Э.Р., Беляев А.В. Математическое моделирование процессов термической обработки рабочих поверхностей деталей и изделий. Казань: Изд-во Акад. наук РТ, 2019. 240 с.
