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1、閃蒸是液相迅速置于低于其飽和蒸汽壓的環(huán)境中時(shí),由于過熱而快速蒸發(fā)的現(xiàn)象。該過程發(fā)生速率快、溫降明顯、能夠快速得到大量蒸汽,因此在海水淡化、制冷、醫(yī)療、內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域都有應(yīng)用。鑒于閃蒸作為一種新技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中有越來(lái)越重要的作用,研究其機(jī)理以及推廣閃蒸技術(shù)的應(yīng)用有重要意義。
本文采用仿真計(jì)算、數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究結(jié)合的方式研究了閃蒸機(jī)理以及循環(huán)噴霧閃蒸的氣化能力。主要研究工作包括:
建立了描述液滴閃蒸的擴(kuò)散控制蒸發(fā)模型,得到
2、了傳熱傳質(zhì)過程的數(shù)學(xué)描述方程,利用MATLAB對(duì)該動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行建模求解,得到了液滴直徑和液滴溫度隨時(shí)間變化的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)影響閃蒸率的因素有液滴初始溫度、閃蒸壓力和液滴粒徑等,并得到各影響因素變化時(shí)閃蒸氣化率的變化規(guī)律。為分析液滴內(nèi)部熱阻對(duì)該過程的影響是否可以忽略,通過MATLAB編程求解偏微分方程,發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部熱阻不宜忽略。
利用Auto CAD軟件對(duì)液滴閃蒸建立了幾何模型,使用ICEM CFD對(duì)其進(jìn)行了網(wǎng)格劃分。應(yīng)用FLUENT
3、軟件,選用大渦模擬模型對(duì)液滴閃蒸兩相流過程進(jìn)行模擬,利用多相流VOF方法捕捉氣液相交界面,通過UDF編程嵌入所建立的模型中實(shí)現(xiàn)相變的過程,最終得到了可行的數(shù)值模擬方法。
通過對(duì)液滴閃蒸過程進(jìn)行的數(shù)值模擬研究,得到了液滴閃蒸過程的溫度變化云圖和液相變化云圖,并將數(shù)值模擬得到的閃蒸氣化率隨時(shí)間的變化規(guī)律與第二章仿真計(jì)算結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證數(shù)值模擬的可靠性;改變液滴初始溫度,發(fā)現(xiàn)初始溫度越高,液滴氣化率越大,閃蒸完成的時(shí)間越短;通過對(duì)動(dòng)態(tài)
4、液滴閃蒸進(jìn)行模擬,發(fā)現(xiàn)迎風(fēng)面閃蒸速率增快而背風(fēng)面閃蒸速率減慢,同時(shí)發(fā)現(xiàn)由于表面張力液滴內(nèi)部出現(xiàn)了Marangoni效應(yīng);對(duì)靜態(tài)液滴閃蒸和動(dòng)態(tài)液滴閃蒸過程的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析,得到了兩種情況下氣化率隨時(shí)間變化的曲線,發(fā)現(xiàn)速度能增強(qiáng)對(duì)流,但對(duì)氣化率的影響整體不明顯。
搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)循環(huán)噴霧閃蒸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,并從霧化后得到的液滴的角度對(duì)閃蒸進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是在余熱鍋爐基礎(chǔ)上添加閃蒸設(shè)備,達(dá)到了增加產(chǎn)氣量,降低排放煙氣溫度的
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