水平橢圓管外液體降膜流動(dòng)數(shù)值模擬.pdf

1、水平管降膜蒸發(fā)技術(shù)由于能在較小的換熱溫差及液體工質(zhì)流量下獲得較高的換熱系數(shù)，因而對于改善換熱器換熱性能以及節(jié)省換熱器制造及維護(hù)費(fèi)用上有著重要的意義。但其卻并未廣泛的應(yīng)用于各類換熱系統(tǒng)中，其原因在于在水平管降膜蒸發(fā)器中，對于換熱管束表面液體降膜流動(dòng)形態(tài)及液膜厚度分布有較高的要求，液膜的流態(tài)和均勻性直接影響著換熱器的性能，而液膜流態(tài)和分布受布液方式、管型參數(shù)、管束布置等諸多參數(shù)的影響。目前對于降膜蒸發(fā)換熱規(guī)律以及各類影響參數(shù)的設(shè)計(jì)研究并未達(dá)

2、到精確完善的水平，因此對于水平管降膜蒸發(fā)技術(shù)管外液體降膜流動(dòng)形態(tài)及液膜厚度分布的研究具有十分重要的意義。
　　本文針對水平管外液體降膜流動(dòng)建立了理論模型，應(yīng)用數(shù)值模擬的方法對管外液體降膜流動(dòng)形態(tài)及液膜厚度分布進(jìn)行了數(shù)值研究。應(yīng)用VOF方法對于氣液交界自由表面進(jìn)行追蹤，得到管外液膜速度、壓力場及液膜厚度分布并同實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對比，驗(yàn)證計(jì)算模型的正確性。通過改變計(jì)算模型中液體雷諾數(shù)、管間距、管型參數(shù)及管壁周向角度等影響參數(shù)得到不同參數(shù)下橢

3、圓管外液膜厚度分布規(guī)律以及相同參數(shù)下不同橢圓率橢圓管壁下端液膜脫離區(qū)的范圍和形成規(guī)律，對橢圓管在降膜蒸發(fā)器中應(yīng)用的可行性進(jìn)行研究。
　　結(jié)果表明:通過對比水平圓管外液體降膜流動(dòng)液膜厚度分布實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬結(jié)果，盡管液膜厚度值存在一定差異，但數(shù)值模擬的液膜厚度分布變化趨勢同實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為吻合，能夠考量不同區(qū)域液膜流動(dòng)形態(tài)及厚度分布規(guī)律。在管壁周向角0°-180°范圍內(nèi)，液膜厚度先減小后增大，液膜厚度隨流體雷諾數(shù)的增大而增大，隨換熱管間距

4、的增大而減小;液膜厚度的波動(dòng)性隨管壁周向角的增大而增大，并且在145°左右區(qū)域內(nèi)液膜波動(dòng)性最強(qiáng)，容易在此區(qū)域形成液膜脫離區(qū);流體在水平橢圓管外降膜流動(dòng)時(shí)液膜厚度分布規(guī)律同圓管相似，并且相同參數(shù)下液膜厚度分布較圓管更為均勻，變化幅度更小，在橢圓管外液體降膜流動(dòng)中，橢圓管管型參數(shù)的影響并非線性而是存在最優(yōu)值;流體在水平橢圓管外降膜流動(dòng)過程中較圓管能夠更快地在管壁表面鋪展成膜，進(jìn)入充分發(fā)展區(qū)，在管壁下端，橢圓管的液滴集聚現(xiàn)象較圓管有所減弱，液