다단 후래시 증발장치내 개수로 유동의 열.수력학적 거동

Thermo-Hydrodynamic Behaviors of Open Channel Flow Inside A Multi-Stage Flash Evaporator

본 연구에서는 개수로 후래시 증발기 내부를 단순화된 형태로 가정하여 앞서 언급된 운전조건 및 유입되는 기포의 갯수유량(혹은 기공률)에 따라 증발기 내부의 속 도 및 온도분포를 수치적으로 계산해 보고자 한다. 이를 위해 유동을 정상상태의 난 류유동으로 가정하였으며, 구형의 기포에 대해 평균적인 운동 및 성장을 지배하는 방 정식을 세우고 상변화에 의한 증발량을 구하였다. 즉 입구에서 유입된 기포들이 성 장하면서 자유표면을 통해서 빠져나가는 운동 궤적을 추적함으로써 증발기 내부 유동 의 속도 및 온도분포를 구하고 이를 바탕으로 총 증발량 및 증발성능을 예측해 보고자 하는 것이다. 그리고 이렇게 계산된 결과들을 기존의 실험값과 비교하였다.

This paper describes behaviors of two-phase open channel flow inside the flash chamber of a horizontal Multi-Stage-Flash evaporator numerically along with the experimental observations. Bubble trajectories and the velocity and temperature distributions of the liquid phase were predicted by using the particle-source-in-cell(PSI-Cell) method with the appropriate bubble motion/growth equations. Size and number of bubble nuclei embedded in the incoming liquid(brine) were taken into account as important parameters in addition to the conventional ones such as the velocity, degree of inlet superheat, inlet opening height, and the liquid level. Bubble motions, which are unsteady, appeared to be mostly determined by the buoyancy and the drag forces. The calculations, though a number of simplifying assumptions were made, reasonably simulated the hydrodynamic behaviors of the two-phase horizontal stream observed in the experiments. The simulated temperature distributions also agreed fairly well with the other's measurements. Non-equilibrium allownaces, evaluated from the simulated temperature distributions, were within the range of those obtained from the existing correlations, and reduced with the increases of the number and size of incoming bubble nuclei due to vigorous flashing.