汽水接触换热过程数值模拟

发布时间：2017-10-06 18:32

  本文关键词：汽水接触换热过程数值模拟

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【摘要】：蒸汽-水接触换热现象在实际生产中普遍存在,如蒸汽储热。汽水换热特性直接影响其系统运行,为了提高其运行安全性、热效率以及经济效益,应竭力研究该过程的换热特性。论文利用Fluent14.O模拟得出蒸汽-水直接接触换热过程中流体的温度场和速度场的分布。在此基础上,研究分析了变蒸汽压力、初始水温、充汽高度以及充汽角度等工况对蒸汽-水直接接触换热效果的影响。研究表明：蒸汽压力越高的工况流体扰动越剧烈；相同充汽时间内温升大但其温度均匀性较差。初始水温越低的工况低温水温升大但其温度均匀性较差。充汽管口位于中间位置处时,无量纲温度以及温度均匀性指数值最高且换热效果最佳；充汽管口位于计算域下部时换热效果优于充气管口位于计算区域上部处。充汽角度对换热有着双重影响,其最佳值受实际装置和流体物性等众多因素影响可以确定的是在60。和30。附近位置处换热效果最好,但其对温度均匀性的影响不大。应用响应曲面法得到蒸汽压力、初始水温、充汽高度、充汽角度四个影响因素对无量纲温度和温度均匀指数的影响度；同时拟合出误差在2%以内的数学关系表达式。其中无量纲温度的影响度由高到低依次为：蒸汽压力、初始水温、充汽角度、充汽高度。两影响因素交互作用影响程度由强到弱依次为：充汽高度-充汽角度、蒸汽压力-初始水温、初始水温-充汽高度、初始水温-充汽角度、蒸汽压力-充汽高度、蒸汽压力-充汽角度。各影响因素对温度均匀性指数的影响度由高到低依次为：充汽角度、初始水温、蒸汽压力、充汽高度。两影响因素交互作用影响程度由强到弱依次为：充汽高度-充汽角度、初始水温-充汽高度、蒸汽压力-初始水温、蒸汽压力-充汽高度、初始水温-充汽角度、蒸汽压力-充汽角度。
【关键词】：直接接触 换热 蒸汽-水 响应曲面
【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】：TK124
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 论文研究背景及意义9-10
• 1.2 研究问题的发展现状10-17
• 1.3 本文研究的主要内容17-18
• 2 Fluent数值模拟的理论基础18-31
• 2.1 流体基本方程18-20
• 2.2 湍流模型20-23
• 2.2.1 湍流数值模拟方法20-21
• 2.2.2 方程模型21-23
• 2.3 Mixture模型23-24
• 2.4 边界处理24-26
• 2.5 数值算法26-30
• 2.5.1 离散格式26-27
• 2.5.2 PISO数值算法27-29
• 2.5.3 松弛因子29-30
• 2.6 本章小结30-31
• 3 蒸汽喷入低温水中换热过程的数值模拟31-52
• 3.1 物理模型31-32
• 3.2 数值求解的方法32-33
• 3.3 数值模拟结果分析33-36
• 3.4 模型验证36-37
• 3.5 物性参数影响分析37-43
• 3.5.1 蒸汽压力的影响37-40
• 3.5.2 初始水温的影响40-43
• 3.6 充汽结构影响分析43-50
• 3.6.1 充汽高度为变量43-47
• 3.6.2 充汽角度为变量47-50
• 3.7 本章小结50-52
• 4 基于响应曲面法对换热影响因素的分析52-66
• 4.1 响应曲面分析法52-53
• 4.2 影响因素的试验设计53-55
• 4.2.1 影响因素的确定53-54
• 4.2.2 试验设计方案54-55
• 4.3 影响因素分析55-64
• 4.3.1 无量纲温度的响应面模型分析56-60
• 4.3.2 温度均匀性指数的响应面模型分析60-64
• 4.4 本章小结64-66
• 结论66-68
• 参考文献68-71
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况71-72
• 致谢72-73

【参考文献】

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1 王建军;;建设资源节约型与环境友好型企业的理论和实践[J];首都经济贸易大学学报;2007年02期

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本文编号：984351