Un modelo matemático de flujo de fluido en un intercambiador de calor de superficie raspada Contherm

Se presenta un modelo matemático simple de flujo de fluido en un tipo común de intercambiador de calor de superficie raspada en el que los espacios entre las paletas y las paredes del dispositivo son estrechos, por lo que es válida una descripción del flujo basada en la teoría de la lubricación.Específicamente, se analiza el flujo isotérmico constante de un fluido newtoniano alrededor de una matriz periódica de cuchillas rascadoras pivotantes en un canal con una pared estacionaria y otra móvil, cuando hay un gradiente de presión aplicado en una dirección perpendicular al movimiento de la pared.El flujo es tridimensional, pero se descompone naturalmente en un flujo "transversal" bidimensional impulsado por el movimiento del límite y un flujo "longitudinal" impulsado por la presión.Se obtienen los primeros detalles de la estructura del flujo transversal y, en particular, se calculan las posiciones de equilibrio de los álabes.Se muestra que se logrará el contacto deseado entre las palas y la pared móvil, siempre que las palas pivoten lo suficientemente cerca de sus extremos.Cuando se logra el contacto deseado, el modelo predice que las fuerzas y los pares en las palas son singulares, por lo que el modelo se generaliza para incluir tres efectos físicos adicionales, a saber, comportamiento de ley de potencia no newtoniana, deslizamiento en límites rígidos y cavitación. en regiones de muy baja presión, cada uno de los cuales se muestra para resolver estas singularidades.Por último, se discute la naturaleza del flujo longitudinal.