竖直矩形小通道内上升流饱和沸腾换热规律的研究

发布时间：2017-08-03 20:31

  本文关键词：竖直矩形小通道内上升流饱和沸腾换热规律的研究

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【摘要】：两相流板翅式换热器由于其结构紧凑、换热效率高的优点,在空间受限、大功率换热换热的场合具有广泛的应用前景。目前,两相流板翅式换热器的换热机理以及其理论设计技术都没有完全解决,本文为了更清楚的分析其换热规律,取平直翅片管板翅式换热器的单个流动通道结构单元为研究对象,通过给定边界和工况条件,分析工质R21通过矩形小通道上升流的饱和沸腾换热规律和机理。对于多种工况的运行条件,采用数值模拟方法,相对于实验方式,具有明显的优势,本文采用CFX软件,建立了矩形小通道两相流沸腾换热的模型。研究两相流工质的流动一般有均相模型和两流体模型,而两流体模型能够精确反应流体的状态,精度更高,因此,选用两流体模型来保证模拟结果的可靠性。质量流率、干度、热流密度和运行压力是运行工况的重要控制参数,本文采用分别研究这四个参量对两相流饱和沸腾换热和摩擦压降的影响,并通过分析模拟数据,得到其对换热系数和摩擦压降的影响规律。增大质量流率和干度,沸腾换热系数和摩擦压降都会增大,而受热流密度的影响几乎可以忽略。另外,换热系数和摩擦压降都会随运行压力的增大而减小。从参量物性和力学的角度深层分析饱和沸腾换热的机理,同时,这也证明了小通道内两相流的饱和沸腾换热主导机理是对流蒸发换热机理。将大量的模拟数值分别与不同的关联式预测值比较,结果发现,各关联式的预测值偏差太大,需要经过一定的修正。考虑了表面张力对小通道的沸腾换热的影响,引入无量纲参数We,提出新的修正关联式,并将其预测值与模拟数据比较,发现预测误差在很小的范围之内,准确度有了明显的提高。
【关键词】：小通道 饱和沸腾 摩擦压降 预测关联式
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-31
• 1.1 课题研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-29
• 1.2.1 板翅式换热器结构和研究现状9-11
• 1.2.2 通道的划分原则11-13
• 1.2.3 小通道内两相流沸腾换热特性的研究现状13-20
• 1.2.4 小通道内两相流沸腾换热压降的研究现状20-25
• 1.2.5 小通道内气液两相流沸腾换热的数值模拟研究现状25-29
• 1.3 本课题主要的研究内容29-31
• 第2章 小通道内沸腾换热的数值计算模型31-45
• 2.1 引言31-32
• 2.2 物理模型建立32
• 2.3 沸腾换热数学模型建立32-39
• 2.3.1 两流体模型基本控制方程32-35
• 2.3.2 湍流模型35-37
• 2.3.3 壁面函数模型37-39
• 2.4 数值计算方法39-41
• 2.4.1 控制方程离散39-40
• 2.4.2 代数方程求解40-41
• 2.5 网格划分及边界条件设置41-42
• 2.6 模型验证42-44
• 2.7 本章小结44-45
• 第3章 沸腾流动及换热的摩擦压降规律研究45-54
• 3.1 质量流率对小通道两相流沸腾换热压降的影响45-47
• 3.2 干度对小通道两相流沸腾换热压降的影响47-49
• 3.3 热流密度对小通道两相流沸腾换热压降的影响49-50
• 3.4 运行压力对小通道两相流沸腾换热压降的影响50-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第4章 沸腾流动及换热关联式的对比分析54-67
• 4.1 小通道内沸腾换热模型的分析54-59
• 4.1.1 饱和沸腾换热模型54-57
• 4.1.2 饱和沸腾压降模型57-59
• 4.2 小通道两相流沸腾换热压降模拟值与关联式的对比59-66
• 4.3 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-81
• 致谢81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 云和明;程林;王立秋;曲燕;;光滑矩形微通道液体单相流动和传热的数值研究[J];工程热物理学报;2007年S2期

2 颜利波;李会雄;吴超;张庆;;水平矩形通道内流动沸腾换热特性实验研究[J];工程热物理学报;2010年10期

3 孙淑凤,吴裕远;液氮在狭缝通道内受迫流动沸腾换热的实验研究[J];西安交通大学学报;2001年05期

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本文编号：616218