Gas-liquid How patterns in channels filled with aluminum foams

Przedstawiono wyniki analizy numerycznej przepływu płynów przez poziomy kanał wypełniony pianą aluminiową otwartokomórkową ze stopu AlSi7Mg. Analizie numerycznej poddano adiabatyczny i diabatyczny przepływ powietrza, wody i oleju maszynowego. Jako model geometryczny szkieletu piany przyjęto tak zwaną strukturę Kelvina. Przedmiotem szczegółowej analizy był rozkład prędkości i temperatury w strefie wlotowej.The paper presents results of numerical simulation of fluid flow through a horizontal duct filled with AlSi7Mg alloy open-cell aluminium foam. The numerical analysis regarded adiabatic and non-adiabatic flow of air, water and machine oil. The so-called Kelvin structure was adopted as the cellular skeleton model. The subject of detailed analysis was a distribution of velocity and temperature in the inlet area

Flow resistance for gas-liquid flow in channels filled with aluminum foams

Opisano wyniki badań hydrodynamiki przepływu jedno i dwu-fazowego powietrze-woda oraz powietrze-olej przez kanały wypełnione pianami aluminiowymi o komórkach otwartych. Stwierdzono, że pory przepływu płynu przez piany metalowe, poza wpływem prędkości i właściwości płynu, zależą od porowatości pian, wielkości komórek oraz kształtu szkieletu komórkowego. W przypadku przepływu dwufazowego znaczną rolę odgrywają również struktury przepływu. Zmianom struktur przepływu często towarzyszą gwałtowne, sięgające kilkudziesięciu procent zmiany wartości oporów przepływu.The paper describes the research results of hydrodynamics of air-water and air-oil two-phase flow through channels filled with open-cell aluminum foams. It was found that flow resistance of fluid through metal foams, beyond the obvious influence of velocity and fluid properties, depends on foam porosity, size of cells and shape of cell skeleton. In the case of two-phase flow, flow patterns also play a significant role. Flow pattern changes are often accompanied by sharp, reaching several tens of percents, changes in flow resistance

Flow parameters of steel foam porous packing

W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych oraz numerycznych, prowadzonych w celu poznania parametrów przepływowych wypełnienia porowatego ze spienionej stali. Analiza wyników badań pozwoliła określić wartość przepuszczalności i współczynnika bezwładności badanej piany stalowej. Stwierdzono, że wielkości te są różne dla gazu i cieczy oraz zależą od prędkości płynu. Na drodze numerycznej wykazano, że długość strefy stabilizacji przepływu jest nie większa niż kilka średnic pora.The paper presents results of experimental and numerical studies dealing with the identification of flow parameters of steel foam porous packing. The analysis of experimental results allowed one to determine a value of permeability and inertia coefficient for steel foam tested. It was stated that these parameters are different for gas and liquid and depended on fluid velocity. The numerical calculation proved that a length of flow stabilization region is not larger that several diameters of pores

Influence of phase volume fraction on heat penetration in two-phase flow through meshed structures

Przedstawiono wyniki badań przepływu powietrze — woda przez ogrzewane kanały z wypełnieniem siatkowym. Określono strumień wymienianego ciepła oraz współczynnik wnikania ciepła przy przepływie dwufazowym przez kanał całkowicie oraz częściowo wypełniony. Stwierdzono silny wpływ sposobu wypełnienia kanału na transport ciepła oraz dominującą rolę cieczy w nieadiabatycznym przepływie gaz-ciecz przez wypełnienie siatkowe.Experimental findings for air - water flow through heated channels with a wire mesh packing are presented in the paper. The heat flux and heat transfer coefficient were determined under two-phase flow conditions through a full and partly filled channel. A strong influence of channel packing method on heat transfer and prevailing role of liquid phase in non-adiabatic gas - liquid flow through the meshed packing were stated

Hydraulic drag in gas - liquid flow through a channel with the wire mesh packing

W pracy opisano analizę wyników badań doświadczalnych dotyczących strat ciśnienia przy przepływie jedno i dwufazowym gaz — ciecz przez kanały z wypełnieniem siatkowym. Przedstawiono rezultaty wykorzystania wybranych modeli hydrauliki przepływu dwufazowego przez wypełnienia porowate do opisu przepływu gaz-ciecz przez strukturę siatkową.Analysis of experimental study results concerning pressure drop in single and two-phase gas — liquid flow through wire mesh packing channels is presented in the paper. The results of application of selected hydraulic models of two-phase flow through a porous packing in description of gas - liquid flow through the meshed structure are presented

Permeability and inertia coefficient of open-cell aluminum foam

W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych dotyczących przepływu powietrza oraz wody przez piany aluminiowe o komórkach otwartych. Analiza wyników badań pozwoliła określić wpływ parametrów piany na wartość strat ciśnienia przy przepływie płynu przez przestrzeń komórkową pian. Stwierdzono, że opory przepływu płynu przez piany aluminiowe można opisać równaniem Forchheimera. Wykazano również, że przepuszczalność pian jak i współczynnik inercji są wielkościami zależnymi nie tylko od parametrów strukturalnych pian, ale również od warunków przepływu i właściwości płynu.The paper presents experimental results concerning air and water flow through open-cell aluminum foam. Analysis of the results allowed one to determine the influence of foam parameters on pressure loss values in fluid flow through the cellular space of foams. It was found that frictional pressure drop of fluid flowing through aluminum foam could be described by the Forchheimer equation. It was also demonstrated that permeability of foams as well as inertia coefficient are not only dependent on structural parameters of foam but also on flow conditions and fluid properties

Impact of porous filling on heat exchange and gas-liquid flow through cellular metals

Przedstawiono analizę wyników badań doświadczalnych dotyczących wymiany cicpla oraz hydrodynamiki przepływu dwufazowego gaz - ciecz przez kanał wypełniony pianą aluminiową. Stwierdzono, że zarówno z punktu widzenia wymiany ciepła jak i hydrodynamiki przepływu, dominującą rolę w przepływie odgrywa ciecz. Zwraca uwagę fakt, że obecność piany aluminiowej nie powoduje rozproszenia płynów, a kształtujące się struktury przepływu odpowiadają strukturom w kanałach niewypełnionych.Analysis of experimental results dealing with heat exchange and hydrodynamics of two-phase gas-liquid flow through a channel filled with aluminium foam is presented. It was found that from heat transfer and flow hydrodynamics point of view liquid plays predominant role. It is also worth noting that the presence of aluminium foam does not cause fluid dispersion and the formed flow structures correspond to those occurring in unfilled channels

Evaluation of gas void fraction calculating methods in gas-liquid two-phase flow through channels filled with metal foams

Przedstawiono wyniki badań udziału objętościowego gazu w przepływie powietrze-olej przez poziomy kanał wypełniony pianą aluminiową (20, 30 i 40 PPI). Ocena statystyczna metod obliczeniowych opracowanych dla ośrodków porowatych wykazała, że nie pozwalają one przewidywać wartości udziałów objętościowych faz w przepływie przez kanały wypełnione pianą z zadowalającą dokładnością. Ocena modeli opracowanych dla przepływów przez kanały niewypełnione wykazała, że najlepszą zgodność danych eksperymentalnych z obliczonymi otrzymano wykorzystując modele GE RAMP oraz Zubera-Findlaya.Experimental results of gas void fraction in air – oil two-phase flow through a horizontal channel filled with aluminum metal foam (20, 30 and 40 PPI) are presented in the paper. A statistical evaluation of methods used for the calculation of gas void fraction in porous media indicated incapability of predicting such values in foam packing channels with acceptable accuracy. The evaluation of models developed for the flow through channels without packing showed that the best agreement between experimental and calculated gas void fraction values was obtained using the GE RAMP and Zuber-Findlay models

Convective heat transfer for fluids passing through aluminum foams

This paper analyses the experimental findings within heat transfer when heating up air, water and oil streams which are passed through a duct with internal structural packing elements in the form of metal foams. Three types of aluminum foams with different cell sizes, porosity specifications and thermal conductivities were used in the study. The test data were collected and they made it possible to establish the effect of the foam geometry, properties of fluids and flow hydrodynamic conditions on the convective heat transfer process from the heating surface to the fluid flowing by (wetting) that surface. The foam was found to be involved in heat transfer to a limited extent only. Heat is predominantly transferred directly from the duct wall to a fluid, and intensity of convective heat transfer is controlled by the wall effects. The influence of foam structural parameters, like cell size and/or porosity, becomes more clearly apparent under laminar flow conditions

Analysis of gas void fraction calculation methods in gas-liquid two-phase flow through pipes filled with metal foams

W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych udziału objętościowego gazu w przepływie dwufazowym powietrze - woda przez poziomy kanał wypełniony pianką aluminiową (40 PPI). Przeprowadzona ocena statystyczna metod obliczania udziału objętościowego gazu w mieszaninach gaz-ciecz wskazuje, że nie pozwalają one z zadowalającą dokładnością przewidywać wartości udziałów objętościowych faz w kanałach wypełnionych. Najlepszą zgodność danych eksperymentalnych z obliczonymi otrzymano wykorzystując model GE RAMP oraz Zubera-Findlaya.Experimental results dealing with gas void fractions under conditions of two-phase air-water flow through a horizontal pipe packed with aluminium metal foam (40PPI) are presented in the paper. A statistical evaluation of methods used for the calculation of gas void fraction in gas-liquid mixtures indicated incapability of predicting such values in packing channels with acceptable accuracy. The best agreement between the experimental and calculated gas void fraction values was obtained using the GE RAMP and Zuber-Findlay models