純蒸氣及含不凝氣蒸氣冷凝的數(shù)值研究.pdf

1、冷凝是許多工程系統(tǒng)中的一個重要過程，如熱管散熱器、核電站非能動安全殼冷卻系統(tǒng)(PCCS)、海水露點蒸發(fā)淡化技術、天然氣煙氣余熱冷凝回收技術及各類能源化工動力系統(tǒng)中。對冷凝過程的深入認識，于強化傳熱、熱安全、余熱回收等領域有著重要意義。
　　本文基于Fluent對純水蒸氣及含不凝空氣的混合氣體冷凝換熱進行數(shù)值模擬研究。氣液兩相流模擬采用VOF方法，水蒸氣在不凝空氣中的輸運過程采用組分輸運模型。第一章詳細介紹了研究背景、冷凝過程、冷凝

2、或蒸發(fā)相變的研究現(xiàn)狀。第二章建立了冷凝換熱數(shù)值模型。基于氣體分子動力學推導出相變系數(shù)模型。相變的源項通過用戶自定義函數(shù)(UDF)添加到相應方程中。借助混合氣體物性參數(shù)的參考資料，結合本文設計工況，確定了各參數(shù)物性的取值?；旌蠚怏w密度選用理想氣體狀態(tài)方程求解，其余物性采用經(jīng)驗公式或通過查表多項式擬合計算，各項物性參數(shù)均通過UDF設置。
　　第三章對純水蒸氣表面冷凝和直接接觸氣泡冷凝過程進行了數(shù)值模擬。通過計算三個經(jīng)典問題驗證了本文模

3、型的可行性和正確性。研究表明，對于含波紋的膜狀冷凝，重力減小會使液膜增厚，換熱變差;表面張力和接觸角增大，都會使液膜波動增強，換熱得到強化。水蒸氣氣泡冷凝上升過程中的變形和速度與M數(shù)，Eo數(shù)和Re數(shù)相關。對于較大的氣泡，其冷凝變形運動過程更復雜，且冷凝后期的破碎使冷凝加速;氣泡存在期和初始直徑幾乎呈正比關系。
　　第四章數(shù)值研究了含不凝空氣在豎直平板和水平圓管內(nèi)的混合氣體冷凝過程。數(shù)值結果表明，少量不凝空氣對水蒸氣對流冷凝的影響并