循環(huán)噴霧閃蒸中液滴閃蒸的機(jī)理與實驗研究.pdf

1、閃蒸是液相迅速置于低于其飽和蒸汽壓的環(huán)境中時，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。
　　本文采用仿真計算、數(shù)值模擬與實驗研究結(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對該動態(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閃蒸氣化率的變化規(guī)律。為分析液滴內(nèi)部熱阻對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軟件對液滴閃蒸建立了幾何模型，使用ICEM CFD對其進(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間的變化規(guī)律與第二章仿真計算結(jié)果對比，驗證數(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，閃蒸完成的時間越短;通過對動態(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，同時發(fā)現(xiàn)由于表面張力液滴內(nèi)部出現(xiàn)了Marangoni效應(yīng);對靜態(tài)液滴閃蒸和動態(tài)液滴閃蒸過程的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了對比分析，得到了兩種情況下氣化率隨時間變化的曲線，發(fā)現(xiàn)速度能增強(qiáng)對流，但對氣化率的影響整體不明顯。
　　搭建實驗平臺對循環(huán)噴霧閃蒸進(jìn)行實驗研究，并從霧化后得到的液滴的角度對閃蒸進(jìn)行分析。實驗平臺是在余熱鍋爐基礎(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