由于水平管降膜蒸發(fā)具有小溫差傳熱、薄液膜和管內(nèi)外相變傳熱的特點(diǎn),水平管降膜蒸發(fā)器在海水淡化、制冷、空調(diào)和化工等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。對(duì)水平管降膜蒸發(fā)傳熱機(jī)理的研究對(duì)于強(qiáng)化蒸發(fā)器傳熱和進(jìn)一步提高傳熱器性能具有十分重要的意義。 為了深入了解水平管管降膜的微觀傳熱機(jī)理和特性,本文采用數(shù)值計(jì)算的方法,對(duì)水平管內(nèi)蒸汽冷凝和管外降膜蒸發(fā)過程進(jìn)行了數(shù)值描述。采用邊界層理論獲得液膜沿圓周流動(dòng)的初始速度。管外降膜蒸發(fā)的數(shù)學(xué)模型中考慮了液體粘度和重力對(duì)液膜的影響,模擬了管外液膜厚度,液膜速度,液膜溫度和局部傳熱系數(shù)等沿管圓周方向的分布特性。管內(nèi)冷凝的模型中考慮了剪切應(yīng)力,重力,壓力變化對(duì)液膜的影響,計(jì)算了管內(nèi)液膜厚度,分層流角度,局部傳熱系數(shù)沿管圓周方向和管長(zhǎng)方向的分布規(guī)律。通過耦合管內(nèi)蒸汽冷凝和管外降膜蒸發(fā)過程,得到了等壁溫條件下沿管圓周方向、管長(zhǎng)方向和管束的傳熱特性。計(jì)算結(jié)果表明：通過對(duì)管內(nèi)外傳熱特性計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的對(duì)比,驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性和可靠性；計(jì)算得到了單管和管束沿管外圓周方向上熱力發(fā)展區(qū)和熱力充分發(fā)展區(qū)的分布規(guī)律；通過分析徑向液膜流動(dòng)速度與局部傳熱系數(shù)的分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)即使對(duì)于小流量的液膜流動(dòng)過程,法向速度變化引起的對(duì)流傳熱對(duì)液膜內(nèi)的傳熱過程也有重要影響。在水平管內(nèi)汽液兩相流間剪切應(yīng)力作用下,傳熱溫差沿管長(zhǎng)方向逐漸降低；由于冷凝液的逐漸積累,沿管長(zhǎng)方向液膜厚度逐漸增加,分層流角逐漸減小,管內(nèi)有效傳熱面積逐漸減少,傳熱系數(shù)逐漸降低。通過優(yōu)化管外液膜噴嘴的分布,提高了水平管降膜蒸發(fā)的總傳熱系數(shù)；采用二流程管束分布可以顯著提高蒸發(fā)器地傳熱效率。 對(duì)水平管降膜蒸發(fā)過程微觀傳熱過程的數(shù)值模擬,對(duì)于深化降膜蒸發(fā)傳熱機(jī)理具有重要意義；對(duì)水平管降膜蒸發(fā)器管束的計(jì)算結(jié)果對(duì)于蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)具有較好的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：P747.1
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 水平管降膜蒸發(fā)
    1.3 管外降膜蒸發(fā)研究進(jìn)展
        1.3.1 管間流動(dòng)形態(tài)
        1.3.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)傳熱影響
        1.3.3 運(yùn)行參數(shù)對(duì)傳熱效果的影響
        1.3.4 實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式
        1.3.5 模擬研究
    1.4 管內(nèi)冷凝部分的研究進(jìn)展
        1.4.1 流動(dòng)形態(tài)
        1.4.2 壓降
        1.4.3 傳熱研究
        1.4.4 分層流角度
    1.5 本文研究的目的
2 水平管外降膜蒸發(fā)的數(shù)值模擬
    2.1 水平管降膜蒸發(fā)的模型與計(jì)算
        2.1.1 物理模型
        2.1.2 假設(shè)
        2.1.3 控制方程
        2.1.4 動(dòng)量方程的邊界條件及初值選取
        2.1.5 動(dòng)量方程的計(jì)算
        2.1.6 能量方程的計(jì)算
        2.1.7 管間液體的模擬
    2.2 管外降膜蒸發(fā)的模擬結(jié)果
        2.2.1 與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較
        2.2.2 水平管降膜蒸發(fā)的微觀機(jī)理
        2.2.3 物理參數(shù)對(duì)傳熱的影響
        2.2.4 熱力發(fā)展區(qū)
3 水平管降膜蒸發(fā)管內(nèi)的數(shù)值模擬
    3.1 管內(nèi)冷凝傳熱的模型與計(jì)算
        3.1.1 物理模型
        3.1.2 假設(shè)
        3.1.3 數(shù)學(xué)模型
        3.1.4 模型的化簡(jiǎn)
        3.1.5 模型的無量綱化
        3.1.6 管內(nèi)壓力和剪切力的處理
        3.1.7 分層流角的計(jì)算
        3.1.8 傳熱及冷凝量的計(jì)算
    3.2 管內(nèi)冷凝傳熱的模擬結(jié)果
        3.2.1 與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比
        3.2.2 影響傳熱的因素
4 水平管降膜蒸發(fā)器的模擬
    4.1 單管水平管降膜蒸發(fā)的計(jì)算
    4.2 管束的水平管降膜蒸發(fā)
    4.3 管束模擬結(jié)果
        4.3.1 均勻分布與非均勻分布
        4.3.2 二流程設(shè)計(jì)的傳熱效果分析
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
符號(hào)說明
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

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本文編號(hào)：2878251