Applied Chemistry for Engineering (공업화학)

The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry (한국공업화학회)
권호 표지

Gas Flow through Arrays of Spheres Coated by Liquid Film

액체 막이 입혀진 구 입자 배열을 지나는 기체 흐름

  • Koo, Sangkyun (Department of Industrial Chemistry, Sangmyung University)
  • 구상균 (상명대학교 공업화학과)
  • Received : 2009.07.31
  • Accepted : 2009.08.18
  • Published : 2009.12.10
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Present study deals with a three phase flow problem of determining drag acting on spheres wetted by liquid flow by gas flow through the spheres in simple cubic (SC), body-center cubic (BCC) and face-centered cubic (FCC) array, respectively, when the inertia of gas is negligibly small. The liquid flow driven by gravity on the spheres is assumed to be unaffected by the countercurrent gas flow. A perturbation method coupled with a multipole expansion method is used to calculate the hydrodynamic interactions between spheres and hence determine the effect of liquid film and flow on the gas flow for each periodic array of spheres. An approximate method for evaluating the effect of the liquid film is also presented for simple estimations. It is found that the approximation results are in a reasonable agreement with the numerical calculations.

본 연구는 표면에 액체 막이 입혀진 구 입자를 지나는 기체의 흐름이 구 입자에 작용하는 항력을 결정하는 3상계 문제를 다룬다. 기체 흐름의 관성은 무시할 정도로 작으며, 구 입자의 표면에서 액체는 중력에 의해 흐르고 액체 막이 기체 흐름에 영향을 받지 않는 경우를 고려한다. SC (simple cubic), BCC (body centered cubic), FCC (face centered cubic) 각 배열의 구 입자들에 대해 외란 기법(perturbation method)과 멀티폴 전개(multipole expansion) 방법을 이용하여 입자들의 수력학적 상호 작용을 계산하고 궁극적으로 액체 막과 액체의 흐름이 기체 흐름에 미치는 영향을 수치적으로 결정한다. 근사적인 방법으로 액체 막의 효과에 구하고 이를 엄밀한 계산 값들과 비교한 결과, 대체로 일치함을 보인다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 상명대학교

References

  1. J. P. Sorenson and W. E. Stewart, Chem. Engng Prog., 29, 819 (1974) https://doi.org/10.1016/0009-2509(74)80200-9
  2. A. A. Zick and G. M. Homsy, J. Fluid Mech., 115, 13 (1982) https://doi.org/10.1017/S0022112082000627
  3. A. S. Sangani and A. Acrivos, Int. J. Multiphase Flow, 8, 343 (1982) https://doi.org/10.1016/0301-9322(82)90047-7
  4. A. J. C. Ladd, J. Chem. Phys., 93, 3484 (1990) https://doi.org/10.1063/1.458830
  5. G. Mo and A. S. Sangani, Phys. Fluids, 6, 1637 (1994) https://doi.org/10.1063/1.868227
  6. S. Koo and A. S. Sangani, Phys. Fluids, 13, 141 (2001) https://doi.org/10.1063/1.1331314
  7. K. H. Song and S. Koo, J. Ind. Eng. Chem., 12, 368 (2006)
  8. D. C. Dankworth and S. Sundaresan, AIChE J, 35, 1282 (1989) https://doi.org/10.1002/aic.690350807
  9. J. M. de Santos, T. R. Melli, and L. E. Scriven, Annu. Rev. Fluid Mech., 23, 233 (1991) https://doi.org/10.1146/annurev.fl.23.010191.001313
  10. S. Koo and A. S. Sangani, Phys. Fluids, 13, 141 (2001) https://doi.org/10.1063/1.1331314
  11. S. Kawano and H. Hashimoto, J. of Fluids Engineering, 119, 397 (1997) https://doi.org/10.1115/1.2819147
  12. S.-M. Yang, L. G. Leal, and Y.-S. Kim, J. of Colloid Interface Sci., 250, 457 (2002) https://doi.org/10.1006/jcis.2002.8376
  13. H. Lamb, Hydrodynamics (Dover, New York, 1945)
  14. P. C. Carman, Trans. Inst. Chem. Eng., 15, 150 (1937)
  15. J. D. Wild and O. E. Potter, Chem. Eng. J., 4, 69 (1972) https://doi.org/10.1016/0300-9467(72)80055-8