水在油介質(zhì)中霧化特性的研究.pdf

1、本文采用數(shù)值模擬方法，針對(duì)一種新型制取流體冰方法中的關(guān)鍵問(wèn)題——水在油介質(zhì)中的霧化特性進(jìn)行了研究，取得了相應(yīng)的研究結(jié)果和結(jié)論。 該新型制取流體冰方法的機(jī)理是把與水不相溶的低溫油介質(zhì)均勻?qū)胫绷⒌闹票ǖ乐?，同時(shí)通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的霧化裝置，將淡水霧化成細(xì)小水滴順流噴入制冰通道的低溫油介質(zhì)中。水滴在與低溫油介質(zhì)混和流動(dòng)的過(guò)程中直接接觸換熱被冷卻直至凍成冰顆粒，從而避免了以往制冰方法中水與固體壁面換熱結(jié)冰所帶來(lái)的熱阻增大的問(wèn)題。這個(gè)過(guò)程是

2、水滴、冰顆粒和油介質(zhì)的多相流動(dòng)與換熱，其中包括水滴的相變過(guò)程。通過(guò)水與油介質(zhì)的分離特性實(shí)驗(yàn)本文確定選用25號(hào)變壓器油作為載冷油介質(zhì)。 根據(jù)新型的制取流體冰方法，本文采用歐拉一歐拉數(shù)值模擬方法將水相和油相處理成連續(xù)介質(zhì)，對(duì)水在油介質(zhì)中的霧化建立VOF模型，追蹤水相與油相之間的運(yùn)動(dòng)界面，觀察水在噴口處形成霧化水滴并長(zhǎng)大、脫離的過(guò)程，研究水滴霧化機(jī)理，得到油介質(zhì)靜止時(shí)霧化水滴的大小與水在噴口處流速、噴口當(dāng)量直徑之間的關(guān)系，對(duì)模擬所得數(shù)

3、據(jù)進(jìn)行擬合得到一定范圍內(nèi)三者之間的關(guān)系式。對(duì)油介質(zhì)流動(dòng)情況下霧化水滴的大小與噴口直徑、水在噴口處流速和油介質(zhì)的流速之間的關(guān)系做了研究，統(tǒng)計(jì)霧化水滴的粒徑大小，得出符合Rosin-Rammler分布的結(jié)論。 對(duì)于單個(gè)水滴顆粒的內(nèi)部導(dǎo)熱相變和水滴表面與外界油介質(zhì)對(duì)流換熱過(guò)程，本文通過(guò)一定的簡(jiǎn)化建立數(shù)學(xué)模型，采用’Visual Basic語(yǔ)言搭建模擬平臺(tái)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得到水滴與油介質(zhì)相對(duì)速度、水滴直徑、水滴初溫與油介質(zhì)初溫對(duì)水滴結(jié)冰時(shí)

4、間的影響，以及水滴內(nèi)部的相變界面位置的變化規(guī)律。同時(shí)，運(yùn)用歐拉-拉格朗日數(shù)值模擬方法建立離散相模型以研究多個(gè)水滴同時(shí)并存于低溫油介質(zhì)流場(chǎng)中的多相流動(dòng)和換熱過(guò)程，用歐拉方法描述油介質(zhì)流場(chǎng)及溫度場(chǎng)，用拉格朗日方法對(duì)離散相水滴進(jìn)行跟蹤，并記錄各個(gè)水滴的位置、溫度及換熱量，建立動(dòng)量守恒方程以及能量守恒方程，并使用基于C語(yǔ)言的用戶自定義函數(shù)編制水滴傳熱以及相變定律，對(duì)水滴在不同工況下的凍結(jié)狀態(tài)進(jìn)行研究，模擬得到水滴直徑、水與油的質(zhì)量流量對(duì)油介質(zhì)的