本文關(guān)鍵詞：含不凝氣的豎直管內(nèi)蒸汽冷凝數(shù)值模擬研究

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【摘要】：在核能發(fā)電、海水淡化、石化和制冷等工業(yè)領(lǐng)域中普遍存在含有不凝氣的蒸汽冷凝現(xiàn)象。由于不凝氣對冷凝傳熱的顯著惡化效應(yīng),建立合理數(shù)學(xué)模型從而深入研究不凝氣對冷凝傳熱的影響機理,成為蒸汽冷凝研究的熱點之一�；跉庖簝上嗔鞯目刂品匠�,建立了含不凝氣的豎直管內(nèi)蒸汽冷凝機理模型,模型具有如下特點：考慮了氣液兩相之間的熱力不平衡；包含蒸汽一不凝氣混合氣體中的不凝氣組分質(zhì)量守恒控制方程；以空隙率為判斷依據(jù),計算了環(huán)形流、過渡流和泡狀流三種流型；采用滯膜模型(SFM)計算氣一液界面處不凝氣對傳熱傳質(zhì)的影響,使用由不同流型決定的封閉關(guān)系式來計算氣—液界面處熱量、質(zhì)量和動量傳遞。采用Fortran語言編寫計算程序,在與實驗數(shù)據(jù)對比驗證模型的準(zhǔn)確性后,對內(nèi)徑為14mm豎直管內(nèi)含不凝氣的飽和蒸汽冷凝過程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,定量揭示不凝氣影響冷凝傳熱的內(nèi)在機理。模擬結(jié)果顯示：SFM模型結(jié)合氣液兩相流雙流體模型的計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)具有良好的吻合性,驗證了本模型能夠較準(zhǔn)確的模擬豎直管內(nèi)各個兩相流流型的的傳熱和傳質(zhì)過程。當(dāng)入口蒸汽中不凝氣質(zhì)量濃度從0.001增加到0.05時,蒸汽冷凝率降低約50-70%；冷凝氣液界面處的熱力不平衡隨入口蒸汽中不凝氣質(zhì)量濃度的增加而減小,汽液兩相間傳熱溫差降低,相變傳熱驅(qū)動力減小；含不凝氣的蒸汽冷凝同時受液相側(cè)和氣相側(cè)的傳熱熱阻以及氣相側(cè)傳質(zhì)阻力的影響,傳熱熱阻和傳質(zhì)阻力都隨不凝氣質(zhì)量濃度的增大而增大；氣相側(cè)傳熱包括冷凝相變傳熱和對流顯熱傳熱,當(dāng)不凝氣質(zhì)量濃度從0.1%增加到5%E時,對流顯熱傳熱占?xì)庀鄠?cè)傳熱量的比例從0.002%顯著增加到0.3%；增大入口蒸汽和不凝氣混合氣體流速,可以減弱不凝氣對冷凝傳熱的惡化影響,氣體流速的這種補償效應(yīng)在不凝氣濃度較高時更為明顯,當(dāng)入口不凝氣質(zhì)量濃度為0.05時,氣相流速從9m/s增大到11.2m/s,蒸汽冷凝率提高約20%。建立的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值分析對開發(fā)高效換熱設(shè)備具有重要的指導(dǎo)作用。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK124

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