蒸汽‐噴霧液膜直接接觸冷凝過(guò)程二維數(shù)值模擬.pdf

1、蒸汽-噴霧液體直接接觸冷凝換熱是直接接觸式換熱的一種常見(jiàn)形式。相比于蓄熱式換熱和間壁式換熱，它具有換熱設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，腐蝕少，結(jié)垢少，維護(hù)費(fèi)用低，傳熱面積大，傳熱速率高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)上具有廣泛的應(yīng)用。但由于蒸汽-噴霧液體直接接觸冷凝換熱過(guò)程機(jī)制十分復(fù)雜，目前尚未形成系統(tǒng)的理論方法。因此研究蒸汽-噴霧液體直接接觸冷凝傳熱過(guò)程對(duì)發(fā)展和豐富相變傳熱理論，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和優(yōu)化改造氣液直接接觸冷凝換熱設(shè)備具有重要意義。
　　流體從離心式噴嘴高速

2、旋流著噴出時(shí)，首先形成一個(gè)薄薄的圓錐形液膜，之后破碎形成液滴。具有高度湍流特征的液膜區(qū)被認(rèn)為能夠與蒸汽進(jìn)行高效地傳熱和傳質(zhì)，本文借助數(shù)值方法利用計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent對(duì)蒸汽-噴霧液膜兩相流動(dòng)和傳質(zhì)傳熱進(jìn)行模擬，分析流動(dòng)特征及其影響因素和傳質(zhì)傳熱變化規(guī)律。
　　根據(jù)噴霧流場(chǎng)的軸對(duì)稱(chēng)特征，本文首先建立了簡(jiǎn)便的二維網(wǎng)格計(jì)算模型，借助Fluent軟件的2D Axisymmetric Swirl功能模擬了噴霧液體的三維流動(dòng)，探究了層流

3、模型、RNG k-ε、RSM Linear Pressure-Strain模型、RSM Low-Re Stress-Omega模型對(duì)入口雷諾數(shù)在25000~53000之間的液體在大型噴嘴內(nèi)流動(dòng)的適用性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：RSM Linear Pressure-Strain模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值最為吻合，能夠精確地模擬噴嘴內(nèi)部流動(dòng)；層流模型和RSM Low-Re Stress-Omega模型雖然也能捕捉到清晰的空氣芯，但是其計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差

4、較大；而 RNG k-ε不能可靠地反映真實(shí)流動(dòng)情況。利用二維網(wǎng)格模型探究了噴嘴結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)出口液膜的影響，結(jié)果表明隨著噴嘴旋流室長(zhǎng)度與直徑之比 Ls/Ds的增大，噴嘴出口處液膜厚度增大，噴霧錐角減小，且改變Ls與改變Ds產(chǎn)生的效果相當(dāng)；噴嘴出口直徑D0對(duì)噴嘴內(nèi)部液體流動(dòng)的影響最大，增大D0顯著減小噴注壓力和液體流動(dòng)速度，減小 D0顯著增大噴注壓力和液體流動(dòng)速度；旋流室收縮角對(duì)噴嘴內(nèi)部液體流動(dòng)影響不大。
　　基于Lee相變傳熱模型，本