濕空氣流過冷翅片表面析出液滴過程的熱質(zhì)傳遞數(shù)值仿真.pdf

1、翅片管式換熱器應(yīng)用范圍廣泛,其中空氣側(cè)在蒸發(fā)工況下普遍存在析濕現(xiàn)象。研究空氣析濕過程中的熱質(zhì)傳遞特性對于翅片結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和提高換熱器空氣側(cè)傳熱性能有重要意義。析濕工況下冷凝水滴的存在一方面對翅片側(cè)的換熱及壓降特性造成很大的影響;另一方面,冷凝水滴對傳質(zhì)本身也存在重要影響,在翅片表面和在水滴表面,傳質(zhì)機(jī)理是完全不同的。但冷凝水滴對于翅片管換熱器空氣側(cè)傳熱傳質(zhì)的影響規(guī)律并沒有得到充分的研究。因此,為了更加準(zhǔn)確的反映析濕過程中熱值傳遞機(jī)理,

2、深入了解冷凝水滴對析濕過程傳熱傳質(zhì)影響規(guī)律,有必要建立一個(gè)能夠反映冷凝水滴行為的熱值傳遞模型。
　　本文通過理論分析,建立了翅片管換熱器空氣側(cè)析濕過程的仿真模型,并對析濕過程中熱值傳遞特性參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值仿真研究,主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)建立了冷凝水滴在翅片表面的運(yùn)動(dòng)模型,并對水滴運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值仿真研究。搭建了水滴運(yùn)動(dòng)模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)臺,測量了豎直翅片表面水滴最小接觸角和運(yùn)動(dòng)速度,并與仿真結(jié)果進(jìn)行對比,仿真計(jì)算的最小接

3、觸角和水滴運(yùn)動(dòng)速度與實(shí)驗(yàn)的最大誤差均在10％以內(nèi)。對比結(jié)果表明:仿真計(jì)算所得的最小接觸角和水滴運(yùn)動(dòng)速度與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好,該模型能準(zhǔn)確描述水滴在翅片表面的形狀和運(yùn)動(dòng)。
　　(2)基于翅片表面水滴運(yùn)動(dòng)模型,得出了水滴臨界脫落體積與翅片表面改性的變化規(guī)律。研究表明,水滴臨界脫落體積只與前進(jìn)接觸角和后退接觸角有關(guān),水滴臨界脫落體積隨著前進(jìn)接觸角的增加而增加,隨著后退接觸角的增加而減小。
　　(3)結(jié)合冷凝水滴在翅片表面運(yùn)動(dòng)模型,考

4、慮了冷凝水滴表面的相間傳質(zhì)和翅片表面的直接冷凝傳質(zhì)兩種傳質(zhì)方式,建立了濕工況下翅片管換熱器空氣側(cè)傳熱傳質(zhì)模型。并通過與文獻(xiàn)中已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和已有關(guān)聯(lián)式進(jìn)行對比,仿真計(jì)算的傳熱傳質(zhì)無量綱參數(shù) jh和jm與已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和關(guān)聯(lián)式的最大相對誤差均在±15%以內(nèi)。結(jié)果表明,基于冷凝水滴行為的熱質(zhì)傳遞模型能準(zhǔn)確反映翅片管換熱器空氣側(cè)的熱質(zhì)傳遞規(guī)律。
　　(4)結(jié)合基于冷凝水滴行為的熱質(zhì)傳遞模型,對翅片管換熱器空氣側(cè)熱質(zhì)傳遞特性進(jìn)行數(shù)值仿真研究