빠르게 회전하는 실린더 내부의 열 및 물질 전달 모드 모델링

내 질문은 회전 실린더 시스템에서 동시 열 및 물질 전달에 관한 것입니다. 시스템은 다음과 같이 상세 할 수 있습니다.

회전 실린더는 습한 다공성 물질을 덩어리 형태로 포함합니다.
기류는 축 방향으로 실린더로 들어가고 실린더의 뒷면에있는 구멍에 의해 또는 곡면에있는 구멍에 의해 방사상으로 빠져 나갈 수 있습니다.
공기 흐름으로 들어가는 것은 다공성 매체보다 약간 높은 온도이며 다공성 매체의 표면에서 수분을 운반합니다.
실린더의 RPM은 대부분의 1 시간 동안 약 +/- 25입니다. 그러나 런타임 도중 5 분 동안 1400RPM이됩니다.

낮은 RPM 기간에서, 시스템의 열 및 질량 전달 wrt NTU 비유를 모델링했습니다. 방정식은 대략 다음과 같습니다.

, $Re = \frac{ \dot{m_{air}} D_{drum}}{\mu m_{porous}}$ $Pr = \frac{Cp_{air} \mu}{k_{air}}$

, $j = a Re^{-b}$ $NTU = \frac{j}{Pr^{\frac{2}{3}}}$

$h_{porous \, air} A_{cylinder} = (NTU)\times \dot{m_{air}} Cp_{air}$

$Q_{air\, to\, porous } = h_{porous \, air} A_{cylinder} \times (T_{air} - T_{porous})$

대량 전송은 NTU를 기반으로합니다. 구동력은 부분 압력 차이입니다.

$T_{air} = T_{porous} + 45$ $(X_{saturation at porous surface} - X_air)$ 다공성 물질의 표면에서 입력 공기 수분 함량과 포화 층 사이의 몰-분율 차이

매우 높은 RPM에서 열 전달 조건이 어떻게 변할 것인지 알고 싶습니다. 이전보다 축류에 대한 저항력이 더 높은 완전 혼합 시스템입니다. 그렇다면 이러한 조건에서 NTU 유추가 여전히 사용됩니까? 그렇지 않은 경우 어떻게 수정하거나 교체 할 수 있습니까?

시스템의 간단한 수치 :-

어떤 제안이라도 환영합니다.

thermodynamics heat-transfer modeling

— 사용자
소스

다공성 매질에 걸친 압력 차가 중요합니까? 다르게 말하면, 실린더의 회전이 압력 차를 상당히 증가 시키는가? 믿기 힘들지만 주어진 데이터로는 알 수 없습니다. 축류에 대한 저항이 더 크다고 말하는 이유는 무엇입니까?

— Floris

높은 RPM에서, 다공성 물질은 실린더의 곡면을 따라 퍼지고 곡면에 존재하는 모든 천공을 덮는다. 공기는 뒷면의 구멍 만 통과 할 수 있습니다. 또한 드럼 내부의 높은 RPM 흐름 패턴이 주로 회전한다고 가정합니다. 비록 내가 말해야한다고 생각하지만, 드럼을 통한 흐름에 대한 전반적인 압력 강하는 축 방향 흐름에 대한 저항력보다 증가합니다. 어쨌든 그런 상태에서 열 / 질량 특성이 어떻게 변하는 지 알고 싶었습니다.

— user1768201 2019

"방사형 흐름에 대한 저항력이 더 크다"는 뜻이 아닙니까? 측면 개구부를 덮고 있다면 질량은 끝 밖으로 만 나올 수 있습니다. 나는 이것이 물리학 질문보다 공학적이라고 생각하기 시작했다. 적어도 나는 그것을 대답하는 방법을 모른다.

— Floris

안녕하세요 Floris, 우선, 시간을내어 의견을 보내 주셔서 감사합니다. 원래 문제가있는 인물을 추가해야합니다. 지금 추가했습니다. 또한 압력 강하 또는 흐름 프로파일에 관심이 없지만 열 / 질량 전달에 미치는 영향에 관심이 있습니다. 압력 강하에 대한 경험적 데이터가 있습니다. 내가 정말로 알고 싶었던 것은 높은 RPM, 열 / 질량 전달 시스템에서 어떻게 발생하는지입니다. 그렇습니다. 엔지니어링 문제입니다. 나는 이것이 열전달 물리학에 속한다고 생각했다. 그러나 당신이 나를 위해 적절한 포럼으로 안내 할 수 있다면, 그것은 매우 감사하겠습니다.

— user1768201

안녕하세요 Floris, 나는 질문을 옮기기 위해 깃발을 올렸습니다. 고마워 열원은 공기이며, 이는 습식 다공성 물질보다 시작시 온도가 40 ℃ 더 높습니다. 방열판 인 실린더 금속 및 다공성 물질. 물질 전달을 위해 습식 다공성 물질과 표면에 형성되는 포화 공기층이 원인입니다. 공기는 수분을 운반하여 다공성 물질을 건조시킵니다.

— user1768201