微通道内液-液泰勒流传热的计算流体力学模拟

发布时间：2018-02-28 06:52

  本文关键词： 微通道 泰勒流 传热 计算流体力学　出处：《化工进展》2017年06期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：微通道内的液-液两相流型在低流速时以泰勒流为主,本文使用计算流体力学方法,对微通道内液-液泰勒流的传热特性进行了研究。首先考察了分散相流速、物系和管径对微通道壁面温度的影响。结果表明:分散相流速和物系热导率增大使得微通道壁面温度降低,管径的改变对微通道壁面温度影响较小。然后针对当量直径为0.5mm的微通道内工作介质为甲苯和水的两相泰勒流模型,考察了微通道壁面剪切力、界面涡度和努塞尔数对壁面和内部温度的影响,并与文献中气-液两相泰勒流的传热性质作了比较。结果表明:壁面剪切力和界面涡度对管壁和界面温度的波动性变化有一定影响,壁面剪切力和界面涡度的波峰往往出现在温度的波峰附近,并且有一定的时间滞后性。甲苯-水两相泰勒流动下的壁面努塞尔数比气-液两相流大得多,液弹单元的平均努塞尔数是相同条件下单相流体流动的1.3倍。
[Abstract]:The liquid-liquid two-phase flow pattern in microchannels is dominated by Taylor flow at low velocity. In this paper, the heat transfer characteristics of liquid-liquid Taylor flow in microchannels are studied by means of computational fluid dynamics. The influence of material system and tube diameter on the wall temperature of microchannel. The results show that the increase of the velocity of dispersed phase and the thermal conductivity of material system decrease the wall temperature of microchannel. The change of tube diameter has little effect on the wall temperature of the microchannel, and then the wall shear force of the microchannel is investigated for the two-phase Taylor flow model with toluene and water as the working medium in the microchannel with an equivalent diameter of 0.5 mm. Effects of interfacial vorticity and Nussel number on wall and internal temperature, The heat transfer properties of the gas-liquid two-phase Taylor flow are compared with those in the literature. The results show that the wall shear force and the interfacial vorticity have a certain effect on the variation of the temperature fluctuation of the tube wall and interface. The wave peaks of wall shear force and interfacial vorticity tend to appear near the temperature peak and have a certain time lag. The wall Nussel number in toluene-water two-phase Taylor flow is much larger than that in gas-liquid two-phase flow. The average Nussel number of the liquid-elastic element is 1.3 times that of the single-phase fluid flow under the same conditions.
【作者单位】： 天津大学化工学院系统生物工程教育部重点实验室;
【基金】：国家重点研究计划项目(2016YFF0203802)
【分类号】：TQ021.3

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本文编号：1546228