為探究內(nèi)螺紋管流動沸騰過程中的氣泡行為及其對換熱的影響機理,采用VOF模型(Volume of Fluid Model)及相變模型對工質(zhì)在小尺寸水平內(nèi)螺紋管中的流動沸騰過程進行二維非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬。獲得了不同質(zhì)量流速下工質(zhì)在管道內(nèi)的氣相分布以及管壁不同位置處的溫度、換熱系數(shù)。分析了內(nèi)螺紋管流動沸騰過程中的氣泡行為特點以及不同氣泡行為對換熱性能的影響。研究表明:在內(nèi)螺紋管中隨著質(zhì)量流速的增加,管內(nèi)含氣率降低,平均換熱系數(shù)增大。管壁面上氣泡的滑移、長大行為會削弱對流換熱,而近壁面氣泡的聚并行為會增強對流換熱。

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【部分圖文】：

圖2t=0.18s時管道內(nèi)氣相分布

圖2為不同質(zhì)量流速下工質(zhì)在t=0.18s時的管內(nèi)氣相分布圖。工質(zhì)在進入管道時為純液體,存在0.6K的過冷度,所以管道入口處存在一段單相換熱區(qū)域。隨著進入管道的液體被加熱,管內(nèi)液體逐漸達到飽和溫度,管壁附近開始產(chǎn)生氣泡,管內(nèi)沸騰狀態(tài)為核態(tài)沸騰。但在不同質(zhì)量流速下,管內(nèi)氣相分布也....

圖3不同質(zhì)量流速下管道含氣率隨時間的變化

圖2t=0.18s時管道內(nèi)氣相分布如圖3所示,在相同時間段和相同外加熱流密度條件下,隨著質(zhì)量流速的增加,管內(nèi)氣相體積分數(shù)減小。因為隨著質(zhì)量流速的增加,管內(nèi)兩相工質(zhì)流速也隨之增加,導(dǎo)致管壁面上的氣泡加速脫離,在單位時間內(nèi)流體與管壁交換的熱量增多,液相向氣相轉(zhuǎn)變速率減慢,管壁氣膜....

圖4距管道入口2.7cm處目標氣泡的滑移、長大過程(G=400kg/(m2·s))

齒底壁面和右齒側(cè)壁面上的溫度與壁面換熱系數(shù)變化趨勢如圖5—8所示。圖4(a)—(f)所對應(yīng)的六個不同時刻,在圖5—8中用線段標出,所取研究壁面及目標氣泡區(qū)域在圖5中用圓圈標出。初始目標氣泡位于齒底處[圖4(a)],隨著其周圍液體逐漸被加熱,更多工質(zhì)由液相轉(zhuǎn)化成氣相,初始目標氣泡會....

圖5齒底壁面溫度隨時間的變化

圖4距管道入口2.7cm處目標氣泡的滑移、長大過程(G=400kg/(m2·s))圖6齒底壁面換熱系數(shù)隨時間的變化

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