锥形分布器下竖直圆管的降膜数值模拟

发布时间：2021-08-11 23:44

　　竖管降膜蒸发冷凝器具有高效节能、传热温差小、充注量低等优点,在工业上被广泛使用。竖管降液膜的厚度较薄,高雷诺数下的换热强度与传质强度是同等条件下层流流动的几倍,可使得换热设备大大减小,设备造价降低,提高设备的工作效率。竖管降膜蒸发冷凝器中选取锥形分布器作为液膜的分配装置,锥形分布器与管之间形成的环缝隙使得液膜分布在管壁上,但是学者们对锥形分布器下的竖管降膜研究很少,液膜在管壁上的分布机理不够明朗。鉴于此,本文采用数值模拟研究的方法,研究管壁上液膜的流动分布特性对冷凝换热效率的影响,探讨了最佳降膜条件下实现强化传热的可能性,为竖管降膜蒸发冷凝器的优化设计提供可靠的数据支持。数值模拟中,利用CFD软件,模拟了锥形布膜器和恒壁温条件下竖直圆管在管壁内流体的喷淋量为0.37kg/（m·s）¹.48kg/（m·s）时液膜的分布特性。针对不同喷淋流量下的数值模拟结果,通过与前人的理论结果进行了对比分析,发现在雷诺数2000¹0000时,整体的模拟结果较为可靠。在此基础上讨论了液膜的形态分布、温度分布和速度分布,研究了不同喷淋量条件下管壁对液膜的传热效果,... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题的背景和意义
    1.2 降膜蒸发冷凝器的种类
        1.2.1 空冷式蒸发冷凝器
        1.2.2 水平管式蒸发冷凝器
        1.2.3 倾斜管式降膜蒸发冷凝器
        1.2.4 竖直管式蒸发冷凝器
        1.2.5 板式蒸发式冷凝器
    1.3 国内外降膜冷凝技术的研究现状
    1.4 本论文的研究内容
第二章 竖管降膜蒸发冷凝器的理论基础
    2.1 降膜管的分类
        2.1.1 常规管
        2.1.2 异型管
    2.2 液体分布器的种类
    2.3 液膜破断特性
    2.4 液膜膜厚的测量方法
    2.5 液膜的受力分析
    2.6 CFD数值模拟简介
        2.6.1 VOF模型简介
        2.6.2 界面重构
        2.6.3 压力-速度耦合算法
        2.6.4 湍动能方程
    2.7 本章小结
第三章 竖管内降膜流动的数值模拟计算
    3.1 物理建模和几何模型
    3.2 数学模型
        3.2.1 控制方程
        3.2.2 物性参数
    3.3 网格划分及计算方法
        3.3.1 网格划分
        3.3.2 数值计算方法
        3.3.3 边界条件
    3.4 网格的无关性验证
    3.5 本章小结
第四章 竖管降膜的流动特性
    4.1 竖直管壁上液膜的降膜过程与膜态分布
    4.2 喷淋量对管外降膜的影响
        4.2.1 喷淋量对管外降膜膜厚分布影响
        4.2.2 喷淋量对液膜表面温度的影响
    4.3 降膜速度对液膜影响
        4.3.1 降液膜的速度分布
        4.3.2 混合相的速度分布云图
        4.3.3 混合相的径向速度分布
    4.4 竖管内混合相的温度分布
    4.5 雷诺数对液膜的平均传热系数的影响
    4.6 混合相的压力分布云图
    4.7 膜厚模拟值与文献值的对比分析
    4.8 流体流线图分析
    4.9 本章小结
第五章 不同竖管结构参数对降膜分布的结果与讨论
    5.1 降膜宽度对液膜的影响
        5.1.1 膜厚与速度分布
        5.1.2 降膜宽度对液膜表面温度的影响
        5.1.3 降膜宽度对努塞尔准数的影响
    5.2 空气进口对液膜的影响
        5.2.1 不同空气进口的降膜态分布
        5.2.2 膜厚与速度分布
        5.2.3 空气进口宽度对液膜表面温度的影响
        5.2.4 空气进口对努塞尔准数的影响
    5.3 管长对液膜的影响
        5.3.1 膜厚与速度的分布
        5.3.2 降膜管长对液膜表面温度的影响
        5.3.3 管长对努塞尔准数的影响
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3337131