含不凝性气体的蒸汽冷凝数值模拟

发布时间：2017-05-25 21:09

  本文关键词：含不凝性气体的蒸汽冷凝数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文旨在研究含不凝性气体蒸汽的冷凝换热情况。分别以竖壁和电站凝汽器为研究对象,建立模型并编制计算程序,通过求解数学模型获得流场不凝性气体、冷凝量、局部换热系数等分布特征。首先,建立含不凝性气体的蒸汽在竖直壁面上的层流膜状冷凝两相流模型。模型包括凝结液体的质量、动量、能量守恒方程以及蒸汽—不凝性气体混合物的质量、动量、能量、组分守恒方程。先对控制方程组进行坐标系转换,再采用有限体积法推导离散的代数方程式,通过调用REFPROP软件计算流体的局部物性参数,使用TDMA求解代数方程组,得到液膜厚度、冷凝质量流量随入口蒸汽浓度的变化规律等。然后,建立含不凝性气体的蒸汽在竖直壁面上的层流膜状冷凝单相流模型。忽略凝结液体对流场的影响,并假设仅在贴壁第一层网格发生冷凝,通过UDF添加源项,实现FLUENT软件对蒸汽冷凝相变的模拟。模拟结果与两相流模型吻合良好,从而验证了单相流模型的可行性。最后,建立含不凝性气体的蒸汽在凝汽器管束区域的层流膜状冷凝单相流模型。将管束空间简化成多孔介质,采用分布阻力的方法添加动量源项以体现管束对气流的阻滞作用。计算管内冷却水至混合气体之间的串联热阻，得到传热系数以及冷凝量,将单位体积冷凝质量流率作为质量源项添加到连续性方程中,从而实现相变的发生。未冷凝的水蒸汽和所有的不凝性气体在抽气口处被当作质量汇处理,以达到凝汽器抽气系统的抽气功能。对实验凝汽器进行数值计算并校验模型的准确性后,本文重点模拟并分析了工业凝汽器的流场和传热特性。
【关键词】：蒸汽 不凝性气体 冷凝 竖壁 凝汽器 多孔介质 数值模拟
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK172
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 研究背景与意义8-9
• 1.2 含不凝性气体的蒸汽膜状冷凝研究现状9-12
• 1.2.1 论分析方法9-11
• 1.2.2 实验研究方法11
• 1.2.3 数值模拟方法11-12
• 1.3 本文研究内容12-13
• 2 竖壁上含不凝性气体的蒸汽膜状冷凝两相流模型13-37
• 2.1 模型建立13-17
• 2.1.1 物理模型14-15
• 2.1.2 模型假设15
• 2.1.3 控制方程15-16
• 2.1.4 边界条件16-17
• 2.2 模型求解17-31
• 2.2.1 坐标系转换17-19
• 2.2.2 物性参数的计算19-21
• 2.2.3 控制方程的离散21-31
• 2.2.4 模型求解步骤31
• 2.3 模型结果31-37
• 2.3.1 结果分析31-34
• 2.3.2 结果验证34-37
• 3 竖壁上含不凝性气体的蒸汽膜状冷凝单相流模型37-49
• 3.1 模型建立37-39
• 3.1.1 物理模型37
• 3.1.2 模型假设37-38
• 3.1.3 控制方程38
• 3.1.4 边界条件38-39
• 3.2 模型求解39-42
• 3.2.1 网格划分39
• 3.2.2 物性参数的计算39-41
• 3.2.3 模型求解步骤41-42
• 3.3 模型结果42-49
• 3.3.1 结果分析42-45
• 3.3.2 结果验证45-49
• 4 凝汽器数值模拟49-73
• 4.1 模型建立49-54
• 4.1.1 物理模型49-50
• 4.1.2 模型假设50
• 4.1.3 多孔介质模型50-51
• 4.1.4 控制方程51-54
• 4.1.5 边界条件54
• 4.2 模型求解54-57
• 4.2.1 网格划分54-55
• 4.2.2 物性参数的计算55-56
• 4.2.3 模型求解步骤56-57
• 4.3 模型结果57-64
• 4.3.1 结果分析57-60
• 4.3.2 结果验证60-64
• 4.4 工业凝汽器数值模拟64-73
• 4.4.1 物理模型64-67
• 4.4.2 网格划分67
• 4.4.3 模拟结果67-73
• 结论73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 汪国山,毛新青,田子平,耿德荫,盛超君;125MW汽轮机凝汽器内流体流动和传热特性的数值分析[J];动力工程;2001年03期

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本文编号：394999