Kare mini kanaldaki akış yönünün kütle transferine etkisi

Hava kabarcığı akışı, mükemmel kütle transferi özelliklerinden dolayı katalitik yekpare reaktörler için çok cazip bir akış rejimidir. Bu rejim, birbirlerini takip eden gaz kabarcıklarından oluşur. Çok fazlı yekpare reaktörler, aşağı eşyönlü veya yukarı eşyönlü olarak çalıştırılabilirler. Bir kare mini kanaldaki hava kabarcığı akışı için güncel deneysel araştırmalar, sıvı akış ara bölmesi ve kanal duvarı arasındaki kütle transferinin, yukarı eşyönlü akışta aşağı eşyönlü akışa nazaran daha verimli olduğunu iddia etmektedir. Bu olgu, daha düşük devridaim zamanı (?cir) ile ilişkilendirilmiştir.Bu çalışmada kare bir kanal içerisindeki hava kabarcığı akışı analitik olarak incelenmiştir. Devridaim zamanı, akışı tam gelişmiş laminer akış olarak kabul ederek, hava kabarcığının hızının (UB) görünür (superficial) hıza (J) olan oranının (?) bir fonksiyonu olarak ( ?cir = ?cir (?) ) elde edilmiştir. Sıvının uyguladığı kaldırma kuvvetinin etkisiyle bu ? oranı, belli bir UB veya J için yukarı eşyönlü akış için daha büyük olmaktadır. Bu ?cir(?) ilişkisi, daha verimli kütle transferine sebep olacak şekilde devridaim zamanının aşağı eşyönlü akış için daha küçük olduğunu göstermektedir. Bu analitik sonuç, literatürde bir fiziki dayanak olmaksızın belirtilenlerin tersi olmakla beraber, küçük geometriler nedeniyle bu ölçümlerin hatalı yapılmış olabileceğini göstermektedir. Aynı zamanda elde edilen analitik sonuçlar akışkan hacmi metoduna dayanan TURBIT hesaplamalı akışkanlar kodu sayesinde üç boyutlu nümerik simülasyonlarla da kare mini kanal içerisinde hava kabarcığı dizisi akış rejimi için doğrulanmış, sıvı akış ara bölmesi ve kanal duvarı arasındaki kütle transferinin aşağı eşyönlü akış için gerçekten daha verimli olduğu görülmüştür.