竖直平板上蒸汽层流膜状冷凝换热特性的数值模拟研究

发布时间：2024-03-21 04:57

　　采用ANSYS FLUENT软件,基于VOF模型对蒸汽在竖直平板上的层流膜状冷凝换热过程进行数值模拟研究。以S.K.Park蒸汽实验为经典算例验证数值模拟计算模型的准确性与可靠度,并基于该实验的几何模型,研究不同蒸汽流速、壁温及壁面接触角(亦表面张力)下的冷凝过程。通过分析相应的冷凝水量、传质速度及局部换热系数的分布云图,得到蒸汽在竖直平板上冷凝换热系数与蒸汽流速、壁温及壁面接触角的变化规律。

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【部分图文】：

图1蒸汽冷凝几何模型

基于S.K.Park实验[23]中的测试段管道,建立了如图1所示的几何模型。采用二维几何模型进行测试管段的数值模拟研究,流体计算域的宽度为150mm,长度为1750mm。蒸汽在通道内流动的工作压力为标准大气压,即101.325kPa。为排除入口效应对于模拟准确性的影响,将....

图2数值模拟结果验证

通过在相同工况下采用经典Nuseelt公式[24]及ANSYSFLUENT软件计算结果与实验数据进行对比,从而验证数值计算模型的精确度,如图2所示。由于S.K.Park实验[22]提供的冷凝液膜的热力学与流体动力学状态与实际产生的自然凝结液存在偏差,导致实验结果中靠近试验段入口....

图3不同流速条件下冷凝水量(壁温为323.45K,壁面接触角为90°)

从图3中可以看出,当蒸汽入口流速为2m/s时,生成的冷凝水体积分数为0.586,随着流速增加到5m/s,冷凝水体积分数减少到0.570,流速再继续增加到10m/s,冷凝水体积分数降至0.524。气液界面的剪切应力随着蒸汽流速不断增大而不断变强,相界面波动变得愈加剧烈,较大的....

图4不同壁温条件下冷凝水量(流速为5m/s,壁面接触角为90°)

从图5中可以看出,当接触角为10°时,冷凝水体积分数为0.767,随着接触角增大到90°,冷凝水体积分数减少到0.570,接触角再继续增大到160°,由于冷凝水在壁面上的黏附力减小,液膜断裂程度加剧,导致冷凝水体积分数降至0.535。图5不同接触角条件下冷凝水量(流速为5m/....

本文编号：3933861