為探究?jī)?nèi)螺紋管流動(dòng)沸騰過(guò)程中的氣泡行為及其對(duì)換熱的影響機(jī)理,采用VOF模型(Volume of Fluid Model)及相變模型對(duì)工質(zhì)在小尺寸水平內(nèi)螺紋管中的流動(dòng)沸騰過(guò)程進(jìn)行二維非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬。獲得了不同質(zhì)量流速下工質(zhì)在管道內(nèi)的氣相分布以及管壁不同位置處的溫度、換熱系數(shù)。分析了內(nèi)螺紋管流動(dòng)沸騰過(guò)程中的氣泡行為特點(diǎn)以及不同氣泡行為對(duì)換熱性能的影響。研究表明:在內(nèi)螺紋管中隨著質(zhì)量流速的增加,管內(nèi)含氣率降低,平均換熱系數(shù)增大。管壁面上氣泡的滑移、長(zhǎng)大行為會(huì)削弱對(duì)流換熱,而近壁面氣泡的聚并行為會(huì)增強(qiáng)對(duì)流換熱。

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【部分圖文】：

圖2t=0.18s時(shí)管道內(nèi)氣相分布

圖2為不同質(zhì)量流速下工質(zhì)在t=0.18s時(shí)的管內(nèi)氣相分布圖。工質(zhì)在進(jìn)入管道時(shí)為純液體,存在0.6K的過(guò)冷度,所以管道入口處存在一段單相換熱區(qū)域。隨著進(jìn)入管道的液體被加熱,管內(nèi)液體逐漸達(dá)到飽和溫度,管壁附近開(kāi)始產(chǎn)生氣泡,管內(nèi)沸騰狀態(tài)為核態(tài)沸騰。但在不同質(zhì)量流速下,管內(nèi)氣相分布也....

圖3不同質(zhì)量流速下管道含氣率隨時(shí)間的變化

圖2t=0.18s時(shí)管道內(nèi)氣相分布如圖3所示,在相同時(shí)間段和相同外加熱流密度條件下,隨著質(zhì)量流速的增加,管內(nèi)氣相體積分?jǐn)?shù)減小。因?yàn)殡S著質(zhì)量流速的增加,管內(nèi)兩相工質(zhì)流速也隨之增加,導(dǎo)致管壁面上的氣泡加速脫離,在單位時(shí)間內(nèi)流體與管壁交換的熱量增多,液相向氣相轉(zhuǎn)變速率減慢,管壁氣膜....

圖4距管道入口2.7cm處目標(biāo)氣泡的滑移、長(zhǎng)大過(guò)程(G=400kg/(m2·s))

齒底壁面和右齒側(cè)壁面上的溫度與壁面換熱系數(shù)變化趨勢(shì)如圖5—8所示。圖4(a)—(f)所對(duì)應(yīng)的六個(gè)不同時(shí)刻,在圖5—8中用線(xiàn)段標(biāo)出,所取研究壁面及目標(biāo)氣泡區(qū)域在圖5中用圓圈標(biāo)出。初始目標(biāo)氣泡位于齒底處[圖4(a)],隨著其周?chē)后w逐漸被加熱,更多工質(zhì)由液相轉(zhuǎn)化成氣相,初始目標(biāo)氣泡會(huì)....

圖5齒底壁面溫度隨時(shí)間的變化

圖4距管道入口2.7cm處目標(biāo)氣泡的滑移、長(zhǎng)大過(guò)程(G=400kg/(m2·s))圖6齒底壁面換熱系數(shù)隨時(shí)間的變化

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