بررسي عددي پاشش اسپري اتانول و استون در محيط گازي

Numerical Investigation of Ethanol and Acetone spray injection into gaseous enviroment

در اين مقاله به بررسي و مقايسه اثر پاشش اسپري تبخيري دو هيدروكربن رايج اكسيژن دار، به ترتيب اتانول از دسته الكل و استون،از دسته كتون در محيط گازي پرداخته شده است.به منظور حصول اين هدف،فاز گازي با رويكرد اولري و قطرات فاز مايع به صورت لاگرانژي شبيه سازي شده اندواندركنش بين دوفاز به صورت دوطرفه در نظر گرفته شده است.با توجه به نتايج حاصل شده،در مدت زمان مناسب پس از پاشش اسپري،درصد كلي تبخير استون به مراتب بيشتر از اتانول است،اما در مدت زمانهاي اوليه پاشش اسپري،هردوماده نرخ كلي تبخير مشابهي داشته اند.همچنين هردوماده،ازمنظر طول نفوذ اسپري در محيط گازي،تقريبا پيشروي يكساني داشته اندوداراي خصوصيات رفتاري يكساني هستند.همچنين به واسطه سرعت پاشش تقريبا يكسان، اثرات نزديك به هم و يكساني بر روي ميدان هاي سرعت فاز گازي از خود برجاي گذاشته اند. مقايسه ميدان دماي فاز گازي براي پاشش اتانول و استون پس از گذشت زمان 1.5 پس از نشان مي دهد كه دماي محيط گازي پس از پاشش اتانول، به واسطه دماي تبخير و همچنين گرماي نهان تبخير بالاتر اتانول، به مراتب كمتر از دماي محيط پس از پاشش استون است. اين امر به اين دليل است كه اكثر جرم تبخير شده از قطرات در دماي ثابت و برابر دماي تبخير آن ها رخ مي دهد و همچنين اين كه گرماي مورد نياز تبخير از محيط گازي تأمين مي شود.

In this paper, the effect of evaporating sprays of Ethanol and Acetone injected into a cylindrical gaseous environment is numerically investigated. To make this investigation the Eulerian gas phase equations together with the Lagrangian liquid phase equations are solved assuming a two-way coupling between the two phases. According to the results, after a certain time from the start of injection, the overall percentage of total evaporation of acetone becomes significantly higher than ethanol, but at the early spraying time, both alcohols had similar overall evaporation rates. Also, in terms of spray tip penetration, they have almost the same amount of progress and more or less the same behaviour. Also due to the almost identical injection flow rate of the droplets, the effects on the velocity fields in the gas phase have been almost similar. The important point to compare is the gas phase temperature field for both sprays after 1.5 ms of injection. Due to the fact that most of the evaporation occurs when the particles reach boiling temperature and the fact that all the heat required for evaporation is taken from the gas phase, the ambient temperature becomes much lower in ethanol spray because ethanol’s boiling temperature and latent heat are both much higher than acetone.