采用ANSYS FLUENT軟件,基于VOF模型對蒸汽在豎直平板上的層流膜狀冷凝換熱過程進行數值模擬研究。以S.K.Park蒸汽實驗為經典算例驗證數值模擬計算模型的準確性與可靠度,并基于該實驗的幾何模型,研究不同蒸汽流速、壁溫及壁面接觸角(亦表面張力)下的冷凝過程。通過分析相應的冷凝水量、傳質速度及局部換熱系數的分布云圖,得到蒸汽在豎直平板上冷凝換熱系數與蒸汽流速、壁溫及壁面接觸角的變化規(guī)律。

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【部分圖文】：

圖1蒸汽冷凝幾何模型

基于S.K.Park實驗[23]中的測試段管道,建立了如圖1所示的幾何模型。采用二維幾何模型進行測試管段的數值模擬研究,流體計算域的寬度為150mm,長度為1750mm。蒸汽在通道內流動的工作壓力為標準大氣壓,即101.325kPa。為排除入口效應對于模擬準確性的影響,將....

圖2數值模擬結果驗證

通過在相同工況下采用經典Nuseelt公式[24]及ANSYSFLUENT軟件計算結果與實驗數據進行對比,從而驗證數值計算模型的精確度,如圖2所示。由于S.K.Park實驗[22]提供的冷凝液膜的熱力學與流體動力學狀態(tài)與實際產生的自然凝結液存在偏差,導致實驗結果中靠近試驗段入口....

圖3不同流速條件下冷凝水量(壁溫為323.45K,壁面接觸角為90°)

從圖3中可以看出,當蒸汽入口流速為2m/s時,生成的冷凝水體積分數為0.586,隨著流速增加到5m/s,冷凝水體積分數減少到0.570,流速再繼續(xù)增加到10m/s,冷凝水體積分數降至0.524。氣液界面的剪切應力隨著蒸汽流速不斷增大而不斷變強,相界面波動變得愈加劇烈,較大的....

圖4不同壁溫條件下冷凝水量(流速為5m/s,壁面接觸角為90°)

從圖5中可以看出,當接觸角為10°時,冷凝水體積分數為0.767,隨著接觸角增大到90°,冷凝水體積分數減少到0.570,接觸角再繼續(xù)增大到160°,由于冷凝水在壁面上的黏附力減小,液膜斷裂程度加劇,導致冷凝水體積分數降至0.535。圖5不同接觸角條件下冷凝水量(流速為5m/....

本文編號：3933861