超臨界流體甲烷在繞管內(nèi)冷凝流動(dòng)換熱時(shí),因準(zhǔn)臨界點(diǎn)附近流體物性的劇烈變化和離心力影響使得換熱過程更為復(fù)雜。采用數(shù)值模擬方法分析甲烷在繞管內(nèi)流動(dòng)換熱特征,研究選取一根纏繞兩圈的繞管,每隔60°設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)面,監(jiān)測(cè)各個(gè)截面上的Pr數(shù)、溫度、湍流強(qiáng)度等,探討了各個(gè)截面上甲烷的流動(dòng)換熱特性。結(jié)果表明:靠近繞管外側(cè)流體主流速度、壓力明顯高于繞管內(nèi)側(cè)流體速度和壓力,密度分布與速度分布正好相反;管內(nèi)流體流動(dòng)時(shí)在離心力、浮升力共同的作用下,形成了圓管外周順時(shí)針和圓管中心逆時(shí)針兩個(gè)不同旋轉(zhuǎn)方向的二次流;靠近繞管內(nèi)側(cè)流體的傳熱效果好于外壁面的傳熱效果;在準(zhǔn)臨界點(diǎn)附近的流體,物性變化對(duì)換熱系數(shù)的影響占據(jù)了主要地位。 

【文章來源】：低溫與超導(dǎo). 2020,48(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

6.4 MPa甲烷物性隨溫度變化曲線

2.2 模型建立與參數(shù)設(shè)置圖2是建立的繞管模型,管徑d為15 mm,纏繞直徑D為300 mm,螺距H1為100 mm,繞管纏繞兩圈,在纏繞管內(nèi)每隔60°纏繞角設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)面,監(jiān)測(cè)各截面上的速度、溫度、湍流強(qiáng)度等。采用Standard k-ε湍流模型,并調(diào)用NIST軟件中甲烷的物性參數(shù);進(jìn)口為質(zhì)量流量進(jìn)口,出口為壓力出口,本文暫且忽略重力的影響,對(duì)于速度、壓力耦合求解方式采用SIMPLE算法,動(dòng)量方程、能量方程、湍動(dòng)能方程差分以及耗散率方程均采用二階迎風(fēng)格式。各方程的殘差值要求小于10-5。

由于網(wǎng)格的疏密程度會(huì)影響數(shù)值求解的結(jié)果,因此對(duì)如圖3所示的3種網(wǎng)格劃分方案(網(wǎng)格從左到右依次加密),進(jìn)行模擬計(jì)算,計(jì)算結(jié)果見表1。對(duì)比壓降和Nu數(shù)可以看出:三種網(wǎng)格對(duì)計(jì)算結(jié)果幾乎沒有影響�？紤]網(wǎng)格的質(zhì)量、結(jié)果精確度、計(jì)算時(shí)間,最終選擇方案II用于此次數(shù)值模擬計(jì)算的模型。表1 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證Tab.1 Independent validation of grid 網(wǎng)格劃分方案 網(wǎng)格數(shù) 壓降/Pa Nu I 86萬 32.6 224 II 104萬 32.9 224.8 III 123萬 33.1 226

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]纏繞管式換熱器的特點(diǎn)與發(fā)展[J]. 周松銳,曹蕾,王錦生.  四川化工. 2016(01)
[2]超臨界LNG管內(nèi)流動(dòng)與換熱特性研究[J]. 李仲珍,郭少龍,陶文銓.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2013(12)
[3]超臨界壓力下低溫甲烷的湍流傳熱數(shù)值研究[J]. 王亞洲,華益新,孟華.  推進(jìn)技術(shù). 2010(05)



本文編號(hào)：3209756