动力型热管内R134a流动沸腾过程的特性研究

发布时间：2017-07-29 08:19

  本文关键词：动力型热管内R134a流动沸腾过程的特性研究

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【摘要】：针对动力型热管内两相流沸腾过程复杂未知,实验复现性差的问题,本文搭建了动力型热管两相流沸腾传热实验装置,对水平管内R134a工质沸腾传热过程的压降特性及对流换热系数进行了实验研究,并将获得的实验数据与前人总结的压降、对流换热系数计算关联式进行了对比分析,研究表明:两相流实验结果与Muller-Steinhagen-Heck压降关联式的积分值吻合较好,误差在±10%以内;当干度大于0.1时Mohseni关联式所得对流换热系数与实验结果具有较好一致性,误差在±10%以内,但在干度小于0.1时存在较大偏差,部分误差已超30%,为此重新拟合了干度小于0.1时的对流换热系数计算关联式。本文建立了水平管内两相流沸腾传热过程的数理模型,利用VOF多相流模型对水平管内R134a气液两相流流动沸腾过程进行了数值模拟,研究表明:采用Fluent软件中VOF多相流模型同时添加Lee模型对圆管内无过冷的R134a工质沸腾相变过程进行数值模拟时,Lee模型中r值影响气泡的产生、液体的过热度,其大小应通过数值模拟及实验共同确定,其主要影响因素为工作介质种类与热流密度大小。针对Fluent中的VOF模型模拟两相流流动沸腾换热时偏差较大的问题,本文提出了一种改进的VOF模型,该改进模型能够有效克服由于汽液两相共用一个动量方程而带来的计算偏差,且合理考虑了沸腾换热机理,可更为准确地模拟气液两相流流动沸腾过程的压降梯度,其压降梯度模拟值与Muller-Steinhagen-Heck压降关联式预算值具有较好的一致性,误差均在±15%以内;也可更为准确地模拟R134a工质管内流动沸腾传热过程的对流换热系数,其对流换热系数模拟值与修正后Mohseni关联式预算值具有较好的一致性。本文的研究结果可为工质为R134a的蒸发器的实验研究、数值模拟及优化设计提供有效的理论参考标准,其研究方法可推广应用于其他工质的沸腾换热研究。
【关键词】：动力型热管 R134a汽液两相流 流动沸腾 压降梯度 对流换热系数
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 引言8-16
• 0.1 研究背景与意义8-9
• 0.2 国内外研究现状9-15
• 0.2.1 管内汽液两相流流型的研究现状9-12
• 0.2.2 管内汽液两相流压力降的研究现状12-13
• 0.2.3 管内汽液两相流相变模型的研究现状13-14
• 0.2.4 管内汽液两相流的研究工作的发展趋势14-15
• 0.3 本文的主要研究内容15-16
• 第1章 R134a管内流动沸腾传热过程的实验研究16-28
• 1.1 实验装置及方法16-18
• 1.1.1 实验装置16-17
• 1.1.2 实验过程及数据采集17-18
• 1.2 单相流验证18-20
• 1.2.1 单相流压降验证18-19
• 1.2.2 单相流对流换热系数验证19-20
• 1.3 实验结果与分析20-27
• 1.3.1 流型实验结果20-21
• 1.3.2 实验压降梯度与关联式比较21-23
• 1.3.3 实验对流换热系数与关联式比较23-27
• 1.4 本章小结27-28
• 第2章 相变强度因子对模拟R134a流动沸腾过程的影响28-38
• 2.1 多相流模型的选择28-29
• 2.2 物理模型与数学模型29-31
• 2.2.1 物理模型29-30
• 2.2.2 数学模型30-31
• 2.2.3 求解方法31
• 2.3 模拟结果与分析31-35
• 2.3.1 稳定性分析31-33
• 2.3.2 流型与汽体体积分数33-34
• 2.3.3 能量分析34-35
• 2.4 本章小结35-38
• 第3章 R134a流动沸腾过程流型及阻力特性的数值模拟38-50
• 3.1 气液两相流的特征38-39
• 3.2 物理模型与数值模拟方法39-41
• 3.2.1 物理模型39-40
• 3.2.2 控制方程40
• 3.2.3 求解方法40-41
• 3.3 模拟结果与分析41-48
• 3.3.1 单相流压降验证41
• 3.3.2 模拟压降梯度与关联式比较41-46
• 3.3.3 流型模拟结果46-48
• 3.4 本章小结48-50
• 第4章 R134a流动沸腾过程传热特性的数值模拟50-60
• 4.1 Bo数对对流换热系数h的影响50-51
• 4.2 物理模型与数值模拟方法51
• 4.3 壁面对管内沸腾过程传热的影响51-53
• 4.4 模拟结果与分析53-59
• 4.4.1 单相流对流换热系数验证53-54
• 4.4.2 流型模拟结果54
• 4.4.3 模拟对流换热系数与关联式比较54-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第5章 结论与展望60-62
• 5.1 主要结论60-61
• 5.2 展望61-62
• 参考文献62-68
• 攻读学位期间的研究成果68-69
• 附录 169
• 附录 269-73
• 致谢73-74

【参考文献】

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本文编号：588215