An improved method is presented for the prediction of heat transfer coefficients in turbulent falling liquid films with or without interfacial shear for both heating or condensation. A modified Mudawwar and El-Masri's semiempirical turbulence model, particularly to extend its use for the turbulent falling film with high interfacial shear, is used to replace the eddy viscosity model incorporated in the unified approach proposed by Yih and Liu. The liquid film thickness and asymptotic heat transfer coefficients against the film Reynolds number for wide range of interfacial shear predicted by both present and existing methods are compared with experimental data. The results show that, in general, predictions of the modified model agree more closely with experimental data than that of existing models. Comparisons of the predictions of the present model with that of existing models and the experimental data show that agreement is fairly good and consistent.
A brief summary of the results are as follows:
(1) As opposed to the previous model, present model utilizes a continuous linear variation of eddy viscosity near the interfacial surface. For freely falling liquid film, the present model reduce to the Mudawwar and El-Masri's model.
(2) The curves of the present model for the heat transfer coefficients with liquid film Reynolds number have positive slopes in turbulent regime while the curves obtained by other models have negative slopes particularly for condensation.
(3) The two criteria for transition from laminar to turbulent film flow, one for low interfacial shear and the other for high interfacial shear, respectively are shown to give the best agreement with the data for the present method.
계면 전단 응력이 있을 때와 없을 때 가열 또는 응축되면서 하강하는 난류 액막의 열 전달 계수를 예측하기 위한 개선된 방법을 제시하였다. 특히 큰 계면 전단응력이 있을 때 하강하는 난류 액막에 적용할 수 있도록 Mudawwar와 ElMasri의 준 실험적 난류 모델을 수정하여 Yih와 Liu가 제안한 통합적 접근 방법에 사용한 와류 점성 모델대신에 사용하였다.
광범위한 크기의 계면 전단 응력에 대해 액막 레이놀즈 수 대 액체막 두께 및 접근적 열 전달 계수를 개선된 방법과 다른 여러 기존 방법으로 예측하여 실험값들과 비교하였다. 그 결과 일반적으로 수정한 모델과 예측한 값이 다른 기존 모델로 예측한 값보다 실험치와 더 밀접하게 일치하는 것을 보여주었다.
본 해석결과를 간단히 요약하면 다음과 같다.
(1) 기존의 모델과 달리 본 모델은 계면 근처에서 연속적인 와류 점성 모델을 사용한다. 자유낙하 액막일때는 본 모델을 Mudawwar와 El-Masri 의 모델로 줄일 수 있다.
(2) 특히 응축이 일어날 때 액막 레이놀즈 수와 열전달 계수에 대한 해석 결과는 기존의 모델들이 음의 기울기를 갖는 것에 비하여 본 모델은 양의 기울기를 갖는다.
(3) 층류로부터 난류로의 천이에 대한 낮은 계면 전단 응력과 높은 전단 응력에 적용할 수 있는 두개의 판단 기준은 데이터와 잘 일치한다.
