Thermophoretic deposition of Aerosol particles from turbulent gas streams الترسيب الحراري للحبيبات الجوية من تيارات غاز مضطرب

Abstract

This paper describes a method of predicting the doposition of particles entrained in turbulent streams of hot gases onto pipe walls A macroscopic model for thermophoretic deposition has been established describing the factors which control the particle collection In this model the velocity of particles induced by thermal forces contributes to the deposition The velocity of particles due to Brownian motion and fluid motion in the turbulent boundary layer are also considered The effect of the temperature gradient near the wall on fluid properties has been accounted for in predicting Brownian and fluid motions This has led to a more generalized theory for the thermophoretic deposition of aerosol particles from turbulent gas streams The collection efficiency caused by thermophoresis decreases as the particle size increases The consideration of particle velocity due to turbulent fluid motion made it possible to show that at a certain particle diameter for given flow conditions the collection efficiency due to eddy impaction starts to take over from thermophoretic forces The present theory has been checked against published experimental data in the slip flow regime and showed a good agreement using particle sizes from 0214 µm

يشرح هذا البحث طريقة لتقدير ترسيب الحبيبات المحمولة في تيارات الغازات الساخنة على جدران أنبوبة قدم نموذج شامل للترسيب الحراري يصف العوامل التي تتحكم في تجميع الحبيبات تتضمن هذه الطريقة مساهمة سرعة الحبيبات المكتسبة من القوى الحرارية في عملية الترسيب ولقد أخذت في الاعتبار أيضا سرعة الحبيبات نتيجة للحركة البراونية في الطبقة الجدارية المضطربة كما أخذ في الاعتبار تأثير التدرج الحراري بالقرب من الجدار على خواص المائع عند حساب الحركة البراونية وحركة المائع وقد أدى هذا إلى نظرية أكثر شمولا للترسيب الحراري للحبيبات الجوية من تيارات غاز مضطرب وقد وجد أن كفاءة التجميع الناتجة عن التأثير الحراري تقل مع زيادة حجم الحبيبة وبأخذ سرعة الحبيبة الناتجة عن سرعة المائع المضطرب في الاعتبار أصبح من الممكن بيان أنه عند حبيبة ذات قطر محدد لظروف سريان ما يحل الدفع الدوامي محل القوى الحرارية في التأثير على كفاءة التجميع اختبرت النظرية المقدمة وأظهرت توافقا جيدا مع النتائج العملية المنشورة لحالة السريان الانزلاقي باستخدام حبيبات ذات قطر من 0214 ميكرون