Search

Bu çalışmada nemli havanın neminin alınması işlemindeki ısı ve kütle transferi araştırılmıştır. Yapılan araştırmada su spreyinin tersi yönünde akan sıcak nemli hava ile su damlacıklarının etkileşimi bir kanal içerisinde incelenmiştir. Çeşitli parametrelerin ısı ve kütle transferine etkisini incelemek için iki boyutlu ve üç boyutlu simülasyonlar geliştirilmiştir. Bir parametrenin etkisinin incelenmesi üzerine çalışılırken, diğer tüm parametreler sabit tutulmuştur. Damlacık çapı, sprey kütle akış hızı, damlacık sıcaklığı, enjeksiyon sayısı ve sprey açısı gibi parametreler çalışmada analiz edilmiştir. Ancak, damlacık boyutunun sıcaklık ve bağıl nem üzerine etkisi optimum yarıçapa bağlıdır. Eğer damlacıkların boyutu optimum yarı çaptan küçük olursa, damlacık boyutlarındaki büyüme ısı transferini iyileştirmeye yönelik etki gösterir. Öte yandan, damlacıkların boyutu optimum yarı çaptan büyük olursa, damlacık boyutları büyüdükçe ısı transferi azalır. Isı ve kütle transferi miktarının, spreyin kütlesel debisi ile orantılı olduğu görülmüştür. Ayrıca elde edilen sonuçlar soğutucu sıcaklığındaki azalmanın, çıkışta nem ve sıcaklık değerlerinin azalmasına sebep olduğunu göstermektedir. Ek olarak, sprey açısı etkisinin ihmal edilebilir olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda, kanalda fazla sayıda sprey kullanımının nem alma etkisini duvara yakın bölgelere yaydığı gözlemlenmiştir. Ayrıca spreyin konumunun çıkıştaki yığın sıcaklığına önemli bir etkisi olmadığı belirlenmiştir., This investigation focuses on the heat and mass transfer in dehumidification process of the moist air. The interaction of water droplets with the hot, moist air which is flowing in contrary to the water spray is studied in a chamber. Two dimensional and three dimensional simulations are performed in order to study the effect of various parameters on heat and mass transfer.The parameters such as droplet diameter,spray mass flow rate, droplet temperature,number of injections, spray cone angle, and spray location are considered. The results show that smaller droplets lead to higher humidity reduction at the outlet. However droplet size effect on temperature and relative humidity depends on the optimum radius. If droplets are smaller than optimum radius, increasing their size results in enhancement of heat transfer. On the other hand, if droplets are larger than the optimum radius, by increasing the droplet diameter heat transfer decreases. It is found that heat and mass transfer are proportional to mass flow rate of the spray. Furthermore results indicate that decreasing the coolant temperature causes humidity and temperature reduction at the outlet. In addition, spray cone angle effect is found to be negligible. Results demonstrate that using more sprays in the chamber helps to diffuse the droplets to regions close to the wall. It is concluded that location of the spray does not have significant effect on bulk temperature at the outlet.

[EN] The present numerical study concerns the dispersion and deposition of a nasal spray in a patient-specific human nose. The realistic three-dimensional geometry of the nasal cavity is reconstructed from computer tomography (CT) scans. Identification of the region of interest, removal of artifacts, segmentation, generation of the .STL file and the triangulated surface grid are performed using the software packages ImageJ, meshLab, and NeuRA2. An unstructured computational volume grid with approximately 15 million tetrahedral grid cells is generated using the software Ansys ICEM-CFD 11.0. An unsteady Eulerian-Lagrangian formulation is used to describe the airflow and the spray dispersion and deposition in the realistic human nasal airway using two-way coupling. A new solver called pimpleParcelFoam is developed, which combines the lagrangianParcel libraries with the pimpleFoam solver within the software package OpenFOAM 3.0.0. A large eddy simulation (LES) with the dynamic sub-grid scale (SGS) model is performed to study the spray in both a steady and a pulsating airflow with an inflow rate of 7.5 L/min (or maximum value in case of the pulsating spray) and a frequency of 45 Hz for pulsation as used in commercial inhalation devices. 10,000 mono-disperse particles with the diameters of 2.4 µm and 10 µm are uniformly injected at the nostrils. In order to fulfil the stability conditions for the numerical solution, a constant time-step of 10−5 s is implemented. The simulations are performed for a real process time of 1 s, since after the first second of the process, all particles have escaped through the pharynx or they are deposited at the surface of the nasal cavity. The numerical computations are performed on the high-performance computer bwForCluster MLS&WISO Production using 256 processors, which take around 32 and 75 hours for steady and pulsating flow simulation, respectively. The study shows that the airflow velocity reaches its maximum values in the nasal valve