CO 2 /H 2 O混合气管外凝结换热特性的数值模拟

发布时间：2021-10-12 14:10

　　一种新型的煤气化制氢技术逐渐成为能源领域关注的热点,煤与超临界水蒸气在高温条件下发生氧化反应,生成高温高压的水蒸气和二氧化碳的混合物被直接通入透平做功,而做功后的混合物被通入凝汽器进行冷凝分离。目前工程上关于凝汽器内含不凝气体的冷凝换热研究大多是与空气相关,含二氧化碳的水蒸气冷凝研究内容较少,因此,本文研究含二氧化碳的水蒸气冷凝换热的传热传质过程。构造冷凝模型的难点在于两相流的计算与相间质量交换,本文采用多相流模型中的流体体积模型（VOF）,通过引入相体积分数的概念求解两相流的控制方程。并且采用了基于气体分子动力学理论的相变模型,编写了合适的用户自定义函数（UDF）,用于计算两相之间的质量传递,作为质量源项添加进控制方程中。为了计算混合气体的对流与扩散过程,引入组分输运模型。因为冷凝系数属于半经验系数,为了验证冷凝系数的可靠性,首先通过对含空气的水蒸气在圆管外的冷凝过程进行数值模拟,并且将模拟得到工况与文献中的数据拟合值对比分析,分析计算出合适的冷凝系数,同时验证冷凝模型的可靠性与稳定性。采用计算出的冷凝系数构造的冷凝模型对含二氧化碳的水蒸气冷凝过程进行数值模拟,分析可以发现随二氧化碳... 

【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】：56 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
    1.2 含不凝气体的蒸汽冷凝与对流换热研究现状
        1.2.1 理论研究现状
        1.2.2 实验研究现状
        1.2.3 数值模拟研究现状
    1.3 本文主要研究内容
2 含不凝气体的蒸汽冷凝模型
    2.1 VOF模型
        2.1.1 VOF模型概述
        2.1.2 数学模型
        2.1.3 源项设置
    2.2 组分输运模型
        2.2.1 数学模型
        2.2.2 控制方程
    2.3 物性参数
        2.3.1 水蒸气及液态水的物性参数
        2.3.2 二氧化碳的物性参数
3 单管外冷凝的数值模拟
    3.1 含空气的不凝气体单管外冷凝的数值模拟
        3.1.1 网格划分及计算模型
        3.1.2 干空气物性参数
        3.1.3 边界条件与求解方法
        3.1.4 结果分析
    3.2 含二氧化碳单管外冷凝的数值模拟
        3.2.1 边界条件
        3.2.2 结果分析
    3.3 两种不凝气体的凝结效果对比
        3.3.1 边界条件
        3.3.2 结果分析
    3.4 本章小结
4 管束外冷凝的数值模拟
    4.1 建立模型
        4.1.1 物理模型及网格划分
        4.1.2 边界条件与求解方法
    4.2 结果分析
        4.2.1 管排对换热的影响
        4.2.2 流场分析
    4.3 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]板式蒸发式冷凝器传热传质的数值模拟[J]. 郭常青,朱冬生,蒋翔,吴治将,张景卫.  华南理工大学学报(自然科学版). 2009(03)
[2]板式蒸发式冷凝器两相降膜流动CFD模拟及传热研究[J]. 朱冬生,张景卫,吴治将,李元希,蒋翔.  华南理工大学学报(自然科学版). 2008(07)
[3]中国能源现状与前景[J]. 王庆一.  中国煤炭. 2005(02)
[4]不凝气体存在时水平单管外膜状凝结换热的数值研究[J]. 唐桂华,庄正宁,王建伟,陶文铨.  西安交通大学学报. 2000(11)
[5]含空气的蒸汽在水平圆管外表面冷凝换热的实验研究[J]. 熊孟清,林宗虎,刘咸定.  发电设备. 1997(02)
[6]含不凝气体的蒸气冷凝换热的计算方法[J]. 熊孟清,刘威定,林宗虎.  西安建筑科技大学学报. 1996(03)
[7]多组分蒸汽在水平管内冷凝传热的计算方法及验证[J]. 思勤,黄风廉,黄鸿鼎.  化学工程. 1988(06)

硕士论文
[1]纯蒸气及含不凝气蒸气冷凝的数值研究[D]. 刘泉.中国科学技术大学 2015
[2]空气—水蒸气混合气体凝结与对流换热特性的数值模拟[D]. 房达.山东大学 2014
[3]湿空气冷凝器性能研究[D]. 于冠勇.南京航空航天大学 2012
[4]基于双流体模型的湿蒸汽两相流动数值模拟[D]. 于新峰.哈尔滨工业大学 2011



本文编号：3432732