多孔結(jié)構(gòu)聯(lián)箱中氣液分離過程的數(shù)值模擬.pdf

1、節(jié)能減排，提高能源利用效率對緩解當(dāng)下日益嚴(yán)峻的能源問題具有重要意義，提高用能設(shè)備效率是有效實現(xiàn)節(jié)能減排的一條重要途徑。彭曉峰提出一種強化管內(nèi)冷凝換熱的新方法，即通過排除冷凝過程產(chǎn)生的冷凝液，提高工質(zhì)平均干度，實現(xiàn)換熱系數(shù)的提升。
　　 本文對分液冷凝器中氣液分離過程的技術(shù)原理進(jìn)行了研究。主要考察了分液冷凝器聯(lián)箱結(jié)構(gòu)對氣液分離特性和流量分配的控制作用。通過建立分液聯(lián)箱中氣液兩相穩(wěn)定流動過程的理論模型，發(fā)現(xiàn)了液相工質(zhì)在多孔隔板中流動

2、的物理機(jī)制；模擬研究了氣液兩相流在單支管分液聯(lián)箱中的非穩(wěn)態(tài)氣液分離過程，揭示了多孔隔板結(jié)構(gòu)(孔徑和多孔組合方式)和進(jìn)口工況對氣液分離特性的影響。最后模擬計算了氣液分離隔板對多支管聯(lián)箱中氣相的分配特性的影響。主要工作如下：
　　 1.考察了穩(wěn)定流動過程中，氣液兩相在分液聯(lián)箱中氣液分離特性，發(fā)現(xiàn)多孔隔板中液相受到隔板上下壓力、重力、流動阻力和毛細(xì)作用力的作用，它們是影響漏液量大小的主要因素，由此建立了聯(lián)箱中液相工質(zhì)流動的數(shù)學(xué)模型。考

3、察了一定入口條件(流量G=48g/s和干度x=0.4)時，多孔隔板上的孔數(shù)與孔徑對氣液分離效果的影響，發(fā)現(xiàn)孔數(shù)在1～9，孔徑在0.5～4mm范圍內(nèi)能實現(xiàn)氣液分離。
　　 2.考察了非穩(wěn)態(tài)流動過程中，單支管聯(lián)箱中分液隔板的結(jié)構(gòu)對氣液分離特性的作用。在入口流量為5.5g/s，入口干度為0.3時，漏液量百分比和出口干度隨孔徑的增大而增大。當(dāng)孔徑增大到4mm時，液膜被穿破導(dǎo)致氣液分離失效。研究發(fā)現(xiàn)，在多孔隔板流通面積相同情形下，孔徑組合

4、方式不同，氣液分離效果大相徑庭，分液隔板上直徑小的小孔數(shù)量越多，漏液量百分比更小。在所比較的幾種結(jié)構(gòu)組合中，結(jié)構(gòu)4的出口干度及多孔隔板漏液量最大，是一個優(yōu)化的多孔隔板結(jié)構(gòu)。
　　 3.選取優(yōu)化的多孔隔板結(jié)構(gòu)進(jìn)行變工況計算，發(fā)現(xiàn)入口流量一定時(5.5g/s)，入口干度較小時，漏液量百分比和出口干度隨著入口干度的增加出現(xiàn)增加，在干度為0.25時漏液量達(dá)到最大2.3g/s。但如果干度繼續(xù)增加，液膜就會被擊穿，氣液分離失效。該聯(lián)箱在入口

5、干度一定時(0.3)，流量越小，漏液量百分比和出口干度越大，氣液分離效果越好，但當(dāng)流量小于2.5g/s或者大于9.5g/s時，液膜都被破壞，組合方式4的多孔隔板對氣液分離不起作用。
　　 4.對多支管聯(lián)箱內(nèi)流量分配特性的模擬結(jié)果顯示：在入口流量(3.0g/s)和干度(0.3)一定時，帶液情形的出口氣相分配均勻性較差，三根支管內(nèi)的氣體流量分別偏離平均流量20％、13％和40％；氣液分離效果較好時，出口氣相的流量分別偏離平均流量43