多排横管降膜蒸发流动与传热特性数值模拟

发布时间：2021-01-03 11:16

　　横管降膜蒸发技术以其出色的优点在工程领域获得了广泛的应用。管外液膜的流动和传热特性是该技术中最重要的研究内容。针对现有研究结果的不足,本文建立了多排横管降膜蒸发三维模型,采用定壁温条件和VOF方法,开展了数值模拟研究,对不同因素（喷淋密度、布液高度、管间结构、进料温度和壁面温度等）影响下的多排管外液膜的流动和传热行为进行了详细的研究。本文主要工作内容有:（1）建立三维三排横管降膜蒸发物理模型,充分考虑了蒸汽对液膜流动的影响,完成了计算方法与模型的可靠性验证,并获得管外流动与传热特性的分布规律。结果显示:（1）管外液膜厚度分布并不稳定,而是呈现出明显的波动,液膜厚度极小值出现在100°-110°范围内。（2）管排数越大,液膜厚度越小而速度越大。（3）管间会出现蒸汽旋流,沿管排数增大方向,旋流速度逐渐减小。（4）管壁的热流密度和传热温差均随管排数的增大而减小,但传热系数分布几乎没有变化。（5）热边界层的发展随管排数的增大而加快。（2）研究了不同影响因素对液膜流动的影响规律。结果表明:（1）喷淋密度增大会显著提高液膜厚度和液膜速度;当喷淋密度过小（Re=450）或过大（Re=1350）时,由... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：106 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 横管降膜蒸发技术机理
        1.1.2 横管降膜蒸发技术的优点
    1.2 横管降膜蒸发技术研究现状
        1.2.1 管间流型转换的研究
        1.2.2 管外液膜厚度的研究
        1.2.3 管外蒸发传热特性研究
    1.3 本文研究内容
2 数值计算理论及方法
    2.1 数值计算方法及控制方程
        2.1.1 计算方法的选择
        2.1.2 基本控制方程
    2.2 多相流模型简介
        2.2.1 多相流模型选择
        2.2.2 VOF模型简介
    2.3 流动与传热特性参数的计算
        2.3.1 传热参数计算
        2.3.2 流动参数计算
    2.4 本章小结
3 管外液膜流动特性分析
    3.1 降膜流动物理模型
        3.1.1 三维物理模型和网格划分
        3.1.2 边界条件及初始条件
        3.1.3 模型有效性验证
    3.2 管外液膜流动状态分布规律
        3.2.1 液膜流动随时间的变化
        3.2.2 液膜厚度的分布
        3.2.3 液膜速度的分布
    3.3 不同因素对液膜流动特性的影响
        3.3.1 喷淋密度的影响
        3.3.2 布液高度的影响
        3.3.3 管径/管间距的影响
        3.3.4 进料状态对液膜形态的影响
    3.4 本章小结
4 管外蒸发传热特性分析
    4.1 横管降膜蒸发物理模型
        4.1.1 物理计算模型
        4.1.2 有效性验证
    4.2 不同管排管外传热特性差异
        4.2.1 传热特性环向分布
        4.2.2 传热特性轴向分布
        4.2.3 热边界层的发展
    4.3 不同因素对管外传热特性的影响
        4.3.1 喷淋密度的影响
        4.3.2 进料不饱和度的影响
        4.3.3 壁面过热度的影响
        4.3.4 管径/管间距的影响
    4.4 不同布管方式下的液膜流动和传热特性
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
展望
创新点摘要
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]水平降膜管外液膜厚度分布[J]. 林仕,黄成,李学来.  过程工程学报. 2017(02)
[2]水平管降膜流动的三维数值模拟[J]. 段林林,高虹,郭玉君,杨晓宏,田瑞.  能源工程. 2017(01)
[3]水平管外降膜厚度分布规律的数值模拟研究[J]. 蔡振,周一卉,毕明树,任婧杰.  热能动力工程. 2016(05)
[4]水平管降膜蒸发器传热参数空间分布模拟研究[J]. 龚路远,牟兴森,沈胜强,刘瑞,刘华.  工程热物理学报. 2014(12)
[5]水平管降膜蒸发器传热系数空间分布[J]. 沈胜强,梁刚涛,龚路远,牟兴森,刘瑞,刘晓华.  化工学报. 2011(12)
[6]管束排列方式及管间距对水平管外液体成膜情况的影响分析[J]. 邱庆刚,陈金波.  热科学与技术. 2011(02)
[7]水平管降膜蒸发器管外液膜的数值模拟[J]. 邱庆刚,陈金波.  动力工程学报. 2011(05)
[8]水平管外降膜流动液膜厚度的测量及分析[J]. 郭斌,李会雄,郭笃鹏.  工程热物理学报. 2011(01)
[9]水平管束降膜流动模态转变实验研究[J]. 汪磊磊,由世俊,王书中,杨筱静.  建筑科学. 2010(10)
[10]水平管外降膜流动的膜厚测量和数值模拟[J]. 何茂刚,范华亮,王小飞,吕凯.  西安交通大学学报. 2010(09)

硕士论文
[1]水平管降膜流动与双相变耦合传热的数值模拟[D]. 蔡振.大连理工大学 2016
[2]水平管外降膜的厚度测量及传热实验研究[D]. 陈子琪.华中科技大学 2013
[3]水平管降膜蒸发实验研究[D]. 范延品.大连理工大学 2006



本文编号：2954888