蒸汽壓縮蒸餾裝置(VCD)是國(guó)際空間站從尿液廢水中回收純凈水的重要裝置,也是我國(guó)未來(lái)空間站建設(shè)研究的主要方向。在空間微重力條件下,裝置的運(yùn)行將多因素耦合在一起,是一個(gè)復(fù)雜的傳熱傳質(zhì)系統(tǒng)。目前,我國(guó)對(duì)VCD裝置的研究尚未獲得實(shí)際性進(jìn)展,因此加強(qiáng)該裝置產(chǎn)水機(jī)理研究對(duì)未來(lái)空間站尿液廢水回收系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用具有重要意義。建立汽泡在蒸汽壓縮蒸餾裝置環(huán)形腔內(nèi)的受力模型,通過(guò)分析汽泡在裝置內(nèi)徑向、軸向上的運(yùn)動(dòng)特征,定性判斷蒸發(fā)器內(nèi)汽液兩相的分離性能及影響因素,為裝置內(nèi)汽液的分離及產(chǎn)水效率提供理論基礎(chǔ)。建立能夠比較真實(shí)反映該裝置工作性能的計(jì)算控制模型,通過(guò)開發(fā)自定義函數(shù)(UDF),將相變潛熱嵌入能量方程,對(duì)蒸發(fā)器、冷凝器內(nèi)的汽液兩相體積分布和相變過(guò)程的傳熱特性、流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行數(shù)值模擬,并將模擬結(jié)果與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,以判斷數(shù)值模擬的可靠性。根據(jù)模擬結(jié)果,探究各入口流量下蒸發(fā)器內(nèi)液膜的形成規(guī)律及溫度場(chǎng)的分布狀態(tài),分析裝置內(nèi)各厚度的液膜在熱傳導(dǎo)作用下能否達(dá)到沸點(diǎn),實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)。揭示不同壁面冷凝溫度、入口流量、旋轉(zhuǎn)速度、蒸汽溫度、尿液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)及轉(zhuǎn)鼓錐角變化對(duì)裝置產(chǎn)水量及產(chǎn)水率的影響。同時(shí),在保證裝置產(chǎn)水量與產(chǎn)水率滿足要求的條件下,獲得最佳參數(shù)值,促進(jìn)裝置產(chǎn)水。通過(guò)對(duì)蒸汽壓縮蒸餾裝置產(chǎn)水量及產(chǎn)水率影響因素的探究,為我國(guó)空間站應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步尿液分離及處理研究提供了一定的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),同時(shí)對(duì)裝置結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)和不斷優(yōu)化提供了可靠的參考價(jià)值。
【學(xué)位單位】：華北理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V444.3
【部分圖文】：

VCD二維圖

圖 7 液膜微單元壓力差示意圖iagram of liquid micro-cells pressure d意半徑r 處取一微單元體，設(shè)其徑向壓力梯度可表示為 dp/dr。如在微單元當(dāng)中所受的徑向壓力差3323343434BBBBLBmrmrrdrdpprπρρπωπ=Δ===rmFBBLB2ωρρ= 度，kg/m3。MF

圖 8 不同轉(zhuǎn)速下汽泡徑向運(yùn)動(dòng)規(guī)律示意圖（ =0.25mmBr ）Fig.8 Diagram of bubble radial movement law under different speeds ( =0.25mmBr )圖 8 可以看出：汽泡沿徑向上的旋轉(zhuǎn)半徑隨時(shí)間的推移不斷縮小，汽泡脫離傳熱面后受到不同力的作用，使其向轉(zhuǎn)鼓中心方向運(yùn)動(dòng)，隨變，汽泡在徑向上的位置越來(lái)越靠近蒸汽出口（與轉(zhuǎn)鼓中心軸之間的），最后從出口逸出。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)：汽泡的運(yùn)動(dòng)特性隨轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的化，轉(zhuǎn)速越大，在相同時(shí)間內(nèi)汽泡在徑向上的位移越大，運(yùn)動(dòng)速度越性能也隨轉(zhuǎn)速的增加而大大提高；轉(zhuǎn)速越小，汽泡向轉(zhuǎn)鼓中心運(yùn)動(dòng)的緩，更近似于線性運(yùn)動(dòng)。泡半徑 =0.25mmBr ，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速等于 60rpm 時(shí)，汽泡從內(nèi)轉(zhuǎn)鼓壁面運(yùn)口的時(shí)間 T>14s。很明顯該條件下汽泡運(yùn)動(dòng)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不便于蒸汽且很容易在運(yùn)動(dòng)中發(fā)生破裂、潰滅等現(xiàn)象，導(dǎo)致水蒸汽的產(chǎn)出降低，降。
【參考文獻(xiàn)】

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1 陳歡;陳貴軍;王宏博;;蒸汽蓄熱過(guò)程單個(gè)汽泡的傳熱傳質(zhì)數(shù)值模擬[J];節(jié)能;2014年09期

2 楊飛;張永健;;微重力下氣液分離特性的數(shù)值模擬[J];北京交通大學(xué)學(xué)報(bào);2014年04期

3 卜珺珺;曹軍;楊曉林;;載人航天器氣液分離技術(shù)綜述[J];航天器工程;2014年02期

4 楊松林;丁平;趙成堅(jiān);吳志強(qiáng);周抗寒;董文平;;中國(guó)空間站水回收系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析[J];航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程;2013年03期

5 周建平;;我國(guó)空間站工程總體構(gòu)想[J];載人航天;2013年02期

6 王康;高峰;;載人航天器環(huán)控生保系統(tǒng)50年研制回顧與展望[J];航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程;2011年06期

7 孫立瑩;方江濤;徐輝;;油氣復(fù)合體徑向受力分析[J];化工設(shè)備與管道;2011年02期

8 劉樂柱;張?zhí)炱?;空間氣液分離技術(shù)及其應(yīng)用[J];真空與低溫;2010年01期

9 于濤;馬軍;;冷凍濃縮-RO空間站尿處理系統(tǒng)與試驗(yàn)研究[J];哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年03期

10 蔣建忠,袁惠新,張敏;旋流場(chǎng)中分散相液滴所受的一些特殊力分析[J];流體機(jī)械;2004年04期

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1 蔡玉強(qiáng);蒸汽壓縮蒸餾裝置關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京交通大學(xué);2016年

2 金大瑞;載人航天器中冷凝水的深度處理技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

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1 果志偉;尿液中氮磷去除的試驗(yàn)研究[D];北京交通大學(xué);2016年

2 武重陽(yáng);催化濕式氧化法處理模擬空間站冷凝廢水和衛(wèi)生廢水的研究[D];燕山大學(xué);2015年

3 龔程;分散相相互作用下液—液水力旋流分離特性[D];武漢工程大學(xué);2015年

4 孟欣;蒸汽壓縮蒸餾裝置壓縮機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的分析研究[D];華北理工大學(xué);2015年

5 呂剛;兩種預(yù)處理方法處理源分離尿液的實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

6 靳麗麗;電催化氧化處理模擬空間站冷凝廢水和衛(wèi)生廢水的研究[D];燕山大學(xué);2014年

7 邢娜;蒸汽壓縮蒸餾裝置密封技術(shù)研究[D];河北聯(lián)合大學(xué);2014年

8 王雷;源分離尿液中氮磷回收利用研究[D];北京建筑大學(xué);2013年

9 張曉紅;蒸汽泡沿傾斜表面運(yùn)動(dòng)規(guī)律及傳熱傳質(zhì)特性的LBM數(shù)值研究[D];大連理工大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2874332