由于水平管降膜蒸發(fā)具有小溫差傳熱、薄液膜和管內(nèi)外相變傳熱的特點,水平管降膜蒸發(fā)器在海水淡化、制冷、空調(diào)和化工等領域得到廣泛應用。對水平管降膜蒸發(fā)傳熱機理的研究對于強化蒸發(fā)器傳熱和進一步提高傳熱器性能具有十分重要的意義。 為了深入了解水平管管降膜的微觀傳熱機理和特性,本文采用數(shù)值計算的方法,對水平管內(nèi)蒸汽冷凝和管外降膜蒸發(fā)過程進行了數(shù)值描述。采用邊界層理論獲得液膜沿圓周流動的初始速度。管外降膜蒸發(fā)的數(shù)學模型中考慮了液體粘度和重力對液膜的影響,模擬了管外液膜厚度,液膜速度,液膜溫度和局部傳熱系數(shù)等沿管圓周方向的分布特性。管內(nèi)冷凝的模型中考慮了剪切應力,重力,壓力變化對液膜的影響,計算了管內(nèi)液膜厚度,分層流角度,局部傳熱系數(shù)沿管圓周方向和管長方向的分布規(guī)律。通過耦合管內(nèi)蒸汽冷凝和管外降膜蒸發(fā)過程,得到了等壁溫條件下沿管圓周方向、管長方向和管束的傳熱特性。計算結(jié)果表明：通過對管內(nèi)外傳熱特性計算值與實驗值的對比,驗證了數(shù)學模型的準確性和可靠性；計算得到了單管和管束沿管外圓周方向上熱力發(fā)展區(qū)和熱力充分發(fā)展區(qū)的分布規(guī)律；通過分析徑向液膜流動速度與局部傳熱系數(shù)的分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)即使對于小流量的液膜流動過程,法向速度變化引起的對流傳熱對液膜內(nèi)的傳熱過程也有重要影響。在水平管內(nèi)汽液兩相流間剪切應力作用下,傳熱溫差沿管長方向逐漸降低；由于冷凝液的逐漸積累,沿管長方向液膜厚度逐漸增加,分層流角逐漸減小,管內(nèi)有效傳熱面積逐漸減少,傳熱系數(shù)逐漸降低。通過優(yōu)化管外液膜噴嘴的分布,提高了水平管降膜蒸發(fā)的總傳熱系數(shù)；采用二流程管束分布可以顯著提高蒸發(fā)器地傳熱效率。 對水平管降膜蒸發(fā)過程微觀傳熱過程的數(shù)值模擬,對于深化降膜蒸發(fā)傳熱機理具有重要意義；對水平管降膜蒸發(fā)器管束的計算結(jié)果對于蒸發(fā)器的設計具有較好的指導意義。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2014
【中圖分類】：P747.1
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 水平管降膜蒸發(fā)
    1.3 管外降膜蒸發(fā)研究進展
        1.3.1 管間流動形態(tài)
        1.3.2 結(jié)構參數(shù)對傳熱影響
        1.3.3 運行參數(shù)對傳熱效果的影響
        1.3.4 實驗關聯(lián)式
        1.3.5 模擬研究
    1.4 管內(nèi)冷凝部分的研究進展
        1.4.1 流動形態(tài)
        1.4.2 壓降
        1.4.3 傳熱研究
        1.4.4 分層流角度
    1.5 本文研究的目的
2 水平管外降膜蒸發(fā)的數(shù)值模擬
    2.1 水平管降膜蒸發(fā)的模型與計算
        2.1.1 物理模型
        2.1.2 假設
        2.1.3 控制方程
        2.1.4 動量方程的邊界條件及初值選取
        2.1.5 動量方程的計算
        2.1.6 能量方程的計算
        2.1.7 管間液體的模擬
    2.2 管外降膜蒸發(fā)的模擬結(jié)果
        2.2.1 與實驗結(jié)果的比較
        2.2.2 水平管降膜蒸發(fā)的微觀機理
        2.2.3 物理參數(shù)對傳熱的影響
        2.2.4 熱力發(fā)展區(qū)
3 水平管降膜蒸發(fā)管內(nèi)的數(shù)值模擬
    3.1 管內(nèi)冷凝傳熱的模型與計算
        3.1.1 物理模型
        3.1.2 假設
        3.1.3 數(shù)學模型
        3.1.4 模型的化簡
        3.1.5 模型的無量綱化
        3.1.6 管內(nèi)壓力和剪切力的處理
        3.1.7 分層流角的計算
        3.1.8 傳熱及冷凝量的計算
    3.2 管內(nèi)冷凝傳熱的模擬結(jié)果
        3.2.1 與實驗結(jié)果對比
        3.2.2 影響傳熱的因素
4 水平管降膜蒸發(fā)器的模擬
    4.1 單管水平管降膜蒸發(fā)的計算
    4.2 管束的水平管降膜蒸發(fā)
    4.3 管束模擬結(jié)果
        4.3.1 均勻分布與非均勻分布
        4.3.2 二流程設計的傳熱效果分析
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
符號說明
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝

【參考文獻】

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本文編號：2878251