發(fā)布時間：2017-03-25 12:11

  本文關(guān)鍵詞：純蒸氣及含不凝氣蒸氣冷凝的數(shù)值研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：冷凝是許多工程系統(tǒng)中的一個重要過程,如熱管散熱器、核電站非能動安全殼冷卻系統(tǒng)(PCCS)、海水露點(diǎn)蒸發(fā)淡化技術(shù)、天然氣煙氣余熱冷凝回收技術(shù)及各類能源化工動力系統(tǒng)中。對冷凝過程的深入認(rèn)識,于強(qiáng)化傳熱、熱安全、余熱回收等領(lǐng)域有著重要意義。 本文基于Fluent對純水蒸氣及含不凝空氣的混合氣體冷凝換熱進(jìn)行數(shù)值模擬研究。氣液兩相流模擬采用VOF方法,水蒸氣在不凝空氣中的輸運(yùn)過程采用組分輸運(yùn)模型。第一章詳細(xì)介紹了研究背景、冷凝過程、冷凝或蒸發(fā)相變的研究現(xiàn)狀。第二章建立了冷凝換熱數(shù)值模型。基于氣體分子動力學(xué)推導(dǎo)出相變系數(shù)模型。相變的源項(xiàng)通過用戶自定義函數(shù)(UDF)添加到相應(yīng)方程中。借助混合氣體物性參數(shù)的參考資料,結(jié)合本文設(shè)計(jì)工況,確定了各參數(shù)物性的取值。混合氣體密度選用理想氣體狀態(tài)方程求解,其余物性采用經(jīng)驗(yàn)公式或通過查表多項(xiàng)式擬合計(jì)算,各項(xiàng)物性參數(shù)均通過UDF設(shè)置。 第三章對純水蒸氣表面冷凝和直接接觸氣泡冷凝過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過計(jì)算三個經(jīng)典問題驗(yàn)證了本文模型的可行性和正確性。研究表明,對于含波紋的膜狀冷凝,重力減小會使液膜增厚,換熱變差；表面張力和接觸角增大,都會使液膜波動增強(qiáng),換熱得到強(qiáng)化。水蒸氣氣泡冷凝上升過程中的變形和速度與M數(shù),Eo數(shù)和Re數(shù)相關(guān)。對于較大的氣泡,其冷凝變形運(yùn)動過程更復(fù)雜,且冷凝后期的破碎使冷凝加速；氣泡存在期和初始直徑幾乎呈正比關(guān)系。 第四章數(shù)值研究了含不凝空氣在豎直平板和水平圓管內(nèi)的混合氣體冷凝過程。數(shù)值結(jié)果表明,少量不凝空氣對水蒸氣對流冷凝的影響并不十分明顯；隨不凝空氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,對流冷凝換熱明顯下降；含少量不凝空氣的混合氣體對流冷凝,忽略液膜影響時壁面換熱系數(shù)約有8%升高；水蒸氣-空氣混合氣體流速升高對對流冷凝換熱系數(shù)的提升低于純對流換熱。圓管內(nèi)冷凝換熱約占總傳熱的89%-91%,而純對流換熱約占9%～11%；冷凝抽吸作用使純對流換熱強(qiáng)化約100%-200%。
【關(guān)鍵詞】：冷凝相變 不凝性氣體 對流冷繳 VOF
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 冷凝簡介13-18
• 1.2.1 純蒸氣冷凝13-16
• 1.2.2 含不凝性氣體的蒸氣冷凝16-18
• 1.3 研究現(xiàn)狀18-24
• 1.3.1 表面冷凝或蒸發(fā)、沸騰相變研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3.2 直接接觸氣泡冷凝研究現(xiàn)狀20-23
• 1.3.3 含不冷凝氣體蒸氣冷凝研究現(xiàn)狀23-24
• 1.4 本文工作24-25
• 第2章 VOF方法和氣液兩相流25-43
• 2.1 VOF方法簡介26-28
• 2.2 控制方程28-30
• 2.3 各物質(zhì)物性參數(shù)的確定30-35
• 2.3.1 干空氣的物性參數(shù)30-31
• 2.3.2 液態(tài)水的物性參數(shù)31-32
• 2.3.3 水蒸氣的物性參數(shù)32-33
• 2.3.4 混合氣體的成分及其表示33-34
• 2.3.5 混合氣體的狀態(tài)參數(shù)34-35
• 2.3.6 混合氣體物性參數(shù)35
• 2.4 表面張力和壁面粘附模型35-37
• 2.4.1 表面張力處理模型35-36
• 2.4.2 壁面粘附與接觸角36-37
• 2.5 相變模型37-42
• 2.5.1 相變系數(shù)模型37-40
• 2.5.2 其他相變模型40-42
• 2.6 本章小結(jié)42-43
• 第3章 蒸氣冷凝過程數(shù)值模擬43-61
• 3.1 數(shù)值計(jì)算模型的測試與驗(yàn)證43-46
• 3.1.1 一維相變的Stefan問題43-45
• 3.1.2 經(jīng)典二維膜狀冷凝問題45-46
• 3.2 平板膜狀冷凝數(shù)值模擬46-54
• 3.2.1 計(jì)算模型與數(shù)值方法46-48
• 3.2.2 冷凝液膜的演化過程48-49
• 3.2.3 毛細(xì)波紋對冷凝過程的影響49-50
• 3.2.4 重力對冷凝的影響50-51
• 3.2.5 表面張力和壁面接觸角對冷凝過程的影響51-54
• 3.3 蒸氣泡在過冷水中冷凝54-59
• 3.3.1 計(jì)算模型與數(shù)值方法54-55
• 3.3.2 氣泡冷凝上升與變形55-57
• 3.3.3 氣泡存在期57-59
• 3.4 本章小結(jié)59-61
• 第4章 含不凝氣體的對流冷凝換熱61-77
• 4.1 豎直平板上混合氣體對流冷凝61-69
• 4.1.1 計(jì)算模型與數(shù)值方法61-62
• 4.1.2 含不凝氣時冷凝場各物理參數(shù)特性62-65
• 4.1.3 不凝氣濃度對冷凝換熱的影響65-67
• 4.1.4 液膜熱阻的影響67
• 4.1.5 流速影響67-69
• 4.2 水平圓管內(nèi)混合氣體冷凝69-74
• 4.2.1 計(jì)算模型與數(shù)值方法69-70
• 4.2.2 水平圓管冷凝場各物理參數(shù)分布70-73
• 4.2.3 換熱系數(shù)73-74
• 4.3 本章小結(jié)74-77
• 第5章 結(jié)論和展望77-79
• 5.1 主要結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)77-78
• 5.2 不足與展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 致謝85-87
• 研究生期間發(fā)表的論文87

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

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2 李曉偉;吳莘馨;何樹延;;含不凝性氣體冷凝對流傳熱傳質(zhì)過程的數(shù)值模擬[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2013年02期

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7 熊日華,王志,王世昌;露點(diǎn)蒸發(fā)淡化技術(shù)[J];水處理技術(shù);2004年04期

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  本文關(guān)鍵詞：純蒸氣及含不凝氣蒸氣冷凝的數(shù)值研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：267183