純蒸氣及含不凝氣蒸氣冷凝的數(shù)值研究.pdf

1、冷凝是許多工程系統(tǒng)中的一個(gè)重要過程，如熱管散熱器、核電站非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)(PCCS)、海水露點(diǎn)蒸發(fā)淡化技術(shù)、天然氣煙氣余熱冷凝回收技術(shù)及各類能源化工動(dòng)力系統(tǒng)中。對(duì)冷凝過程的深入認(rèn)識(shí)，于強(qiáng)化傳熱、熱安全、余熱回收等領(lǐng)域有著重要意義。
　　本文基于Fluent對(duì)純水蒸氣及含不凝空氣的混合氣體冷凝換熱進(jìn)行數(shù)值模擬研究。氣液兩相流模擬采用VOF方法，水蒸氣在不凝空氣中的輸運(yùn)過程采用組分輸運(yùn)模型。第一章詳細(xì)介紹了研究背景、冷凝過程、冷凝

2、或蒸發(fā)相變的研究現(xiàn)狀。第二章建立了冷凝換熱數(shù)值模型?；跉怏w分子動(dòng)力學(xué)推導(dǎo)出相變系數(shù)模型。相變的源項(xiàng)通過用戶自定義函數(shù)(UDF)添加到相應(yīng)方程中。借助混合氣體物性參數(shù)的參考資料，結(jié)合本文設(shè)計(jì)工況，確定了各參數(shù)物性的取值。混合氣體密度選用理想氣體狀態(tài)方程求解，其余物性采用經(jīng)驗(yàn)公式或通過查表多項(xiàng)式擬合計(jì)算，各項(xiàng)物性參數(shù)均通過UDF設(shè)置。
　　第三章對(duì)純水蒸氣表面冷凝和直接接觸氣泡冷凝過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過計(jì)算三個(gè)經(jīng)典問題驗(yàn)證了本文模

3、型的可行性和正確性。研究表明，對(duì)于含波紋的膜狀冷凝，重力減小會(huì)使液膜增厚，換熱變差;表面張力和接觸角增大，都會(huì)使液膜波動(dòng)增強(qiáng)，換熱得到強(qiáng)化。水蒸氣氣泡冷凝上升過程中的變形和速度與M數(shù)，Eo數(shù)和Re數(shù)相關(guān)。對(duì)于較大的氣泡，其冷凝變形運(yùn)動(dòng)過程更復(fù)雜，且冷凝后期的破碎使冷凝加速;氣泡存在期和初始直徑幾乎呈正比關(guān)系。
　　第四章數(shù)值研究了含不凝空氣在豎直平板和水平圓管內(nèi)的混合氣體冷凝過程。數(shù)值結(jié)果表明，少量不凝空氣對(duì)水蒸氣對(duì)流冷凝的影響并