水平管内蒸汽凝结与流动的数值模拟

发布时间：2021-07-29 18:22

　　海水淡化技术作为淡水资源的开源增量技术,在快速稳定的发展着。低温多效海水淡化技术是海水淡化的重要技术之一。水蒸气在水平管内的凝结是低温多效海水淡化装置内的重要的换热过程,对管内凝结传热与流动过程的清晰认识是发展低温多效蒸发海水淡化技术、推动水平管降膜蒸发技术进步的重要内容。数值模拟是弥补实验不足,研究管内凝结过程的手段之一。针对海水淡化装置中水平管降膜蒸发器换热管入口段100mm内蒸汽凝结和流动过程进行了数值模拟。采用VOF方法追踪相界面,分别用Lee模型与CSF模型处理冷凝源项与表面张力,模拟计算得到的努赛尔数与Shah等人的经验关系式吻合良好,表明该模型具有较高的精度。分析了管壁和蒸汽的传热温差和进口蒸汽质量流率对管子热流密度和平均换热系数的影响规律;观察管内两相分布,管壁周围没有形成完整的液膜,蒸汽可以直接与壁面接触冷凝放热,管壁处温度边界层的厚度在20-30μm,分析不同传热温差下蒸汽的轴向速度和径向速度分布规律。将模拟的管子长度增加到600mm,观察管内的两相分布和流型变化。建立计算模型的简化条件、控制方程的求解、源项处理、求解方法均与100mm管长内蒸汽凝结过程的计算模型相... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 冷凝的实验研究
    1.3 冷凝的数值模拟研究
    1.4 本论文要做的内容
    1.5 本章小结
2 冷凝模拟方法
    2.1 冷凝的数值求解手段
    2.2 相变模型
    2.3 相交界面捕捉模型
    2.4 本章小结
3 100mm管长内蒸汽凝结的数值模拟
    3.1 计算对象与简化条件
    3.2 控制方程
    3.3 相变处理
        3.3.1 相变源项的计算
        3.3.2 相界面的追踪
        3.3.3 表面张力计算
    3.4 边界条件
    3.5 区域离散
    3.6 求解方法和网格无关验证
    3.7 结果分析与讨论
        3.7.1 努赛尔数的对比分析
        3.7.2 管内换热与流动分析
    3.8 本章小结
4 600mm管长内蒸汽凝结的数值模拟
    4.1 努赛尔数的对比分析
    4.2 两相分布
    4.3 流型转换
    4.4 管内液位变化
    4.5 液膜厚度及其对努赛尔数的影响
    4.6 液膜流动
    4.7 摩擦分析
    4.8 本章小结
结论
参考文献
附录A 符号表
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]低成本海水淡化技术研究及应用[J]. 唐智新,吴礼云,吴刚,梁红英,孙雪,薛腊梅.  中国环保产业. 2018(02)
[2]重力热管内部传热传质过程的数值模拟[J]. 陈军,李家鹏,曹菁,陈双涛,侯予.  制冷与空调. 2017(09)
[3]2015-2016全球海水淡化概况（译文）[J]. 张夏卿,王琪.  水处理技术. 2017(01)
[4]用扩散层模型与多相流方法对空冷凝汽器逆流管内凝结与流动的数值模拟[J]. 邓慧,白焰.  中国电机工程学报. 2017(03)
[5]水平圆形与方形微小通道内R134a冷凝数值模拟[J]. 张井志,李蔚.  化工学报. 2016(05)
[6]全球水资源现状[J].   中国国土资源经济. 2015(04)
[7]Lee相变传质方程中传质系数取值的分析[J]. 邱国栋,蔡伟华,吴志勇,姜益强,姚杨.  哈尔滨工业大学学报. 2014(12)
[8]水平管内水蒸汽冷凝换热特性的数值模拟[J]. 宁静红,刘敬坤,刘圣春,诸凯,解海卫.  流体机械. 2014(11)
[9]中国水资源现状及其未来发展方向展望[J]. 王熹,王湛,杨文涛,席雪洁,史龙月,董文月,张倩,周跃男.  环境工程. 2014(07)
[10]我国海水淡化产业进展[J]. 王琪,郑根江,谭永文.  水处理技术. 2014(01)

博士论文
[1]高真空度低质量流率下蒸汽水平管内凝结特性研究[D]. 刘瑞.大连理工大学 2014

硕士论文
[1]纯蒸气及含不凝气蒸气冷凝的数值研究[D]. 刘泉.中国科学技术大学 2015
[2]湿空气冷凝器性能研究[D]. 于冠勇.南京航空航天大学 2012
[3]真空水平管内蒸汽凝结换热实验研究[D]. 邢玉雷.大连理工大学 2009



本文编号：3309821