基于VOF法的橫管降膜蒸發(fā)傳熱特性的數(shù)值分析.pdf

1、低溫多效橫管外降膜蒸發(fā)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于海水淡化、化工冶煉、石油蒸餾和制冷等行業(yè)，它具有傳熱溫差小、低溫傳熱性能優(yōu)良、熱效率高和維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。在不同運(yùn)行工況下，低溫多效蒸餾設(shè)備表現(xiàn)出的傳熱性能不同，說(shuō)明了橫管降膜蒸發(fā)技術(shù)具有特殊性和復(fù)雜性。本文通過(guò)對(duì)橫管外降膜流動(dòng)和蒸發(fā)傳熱的數(shù)值研究，將流動(dòng)與傳熱進(jìn)行結(jié)合，深入探討液膜內(nèi)傳熱特性的變化規(guī)律及其影響因素。
　　本文采用ANSYS FLUENT14.5商用CFD流體分析軟件，采用Vo

2、lume of Fluid(VOF)方法對(duì)二維的單根橫管外降膜流動(dòng)蒸發(fā)模型進(jìn)行數(shù)值模擬，研究了不同入口邊界條件下液膜的流動(dòng)和傳熱特性，并結(jié)合存在相變的傳質(zhì)過(guò)程，分析了不同入口溫度和入口Re數(shù)條件下的液膜厚度、液膜內(nèi)速度場(chǎng)、熱邊界層發(fā)展、傳熱系數(shù)和液膜內(nèi)傳熱方式等的變化規(guī)律。并與前人的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，取得了較好的一致性。
　　本文的物理模型為管徑為25.4mm的單根橫管，噴淋高度為5mm，壁面過(guò)熱度維持在2K，Re數(shù)范圍

3、為600-1250，屬層流和層流向湍流過(guò)渡范圍。模擬得到了液膜厚度、液膜內(nèi)的速度場(chǎng)、壁面切應(yīng)力和傳熱系數(shù)的分布情況。結(jié)果表明，橫管外液膜最薄位置隨入口Re數(shù)的增大有向下移動(dòng)的趨勢(shì)。液膜內(nèi)切向速度最大值位于90度。壁面剪切力和重力分力作用隨著橫管圓周角度的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。橫管頂部液膜內(nèi)法向速度的絕對(duì)值最大，并出現(xiàn)小速度循環(huán)流動(dòng)。入口溫度越低，入口Re數(shù)越大，熱發(fā)展區(qū)覆蓋的角度越大。橫管頂部傳熱系數(shù)最高，之后緩慢下降至趨于穩(wěn)定，