含不凝性氣體氮蒸氣冷凝傳熱數(shù)值模擬與可視化實驗研究.pdf

1、工業(yè)氣體需求的持續(xù)增加推動著空分設備向著大型化和低能耗化的方向發(fā)展。關鍵部件主冷凝蒸發(fā)器的結構設計和傳熱性能直接影響著空分設備的能耗。由于缺乏對主冷凝蒸發(fā)器中冷凝換熱機理的深入了解，主冷的換熱效率還有很大的提升空間。主冷內He、Ne等不凝性氣體的比例可高達到30％，嚴重影響了主冷的傳熱效率。由于低溫流體和常溫流體物性之間的顯著差異，常溫流體的實驗結果已不適用于低溫流體。要想獲得精確的傳熱與流動關聯(lián)式，就必須采用可視化方法掌握兩相流的流型

2、信息。目前含不凝性氣體低溫冷凝可視化研究基本處于空白階段，難點主要在于低溫下的溫度、壓力以及不凝性氣體濃度等參數(shù)的準確測量和低溫可視化測量對絕熱和密封的較高要求。
　　本文基于FLUENT建立了豎直平板上含不凝性氣體氮蒸氣冷凝的二維穩(wěn)態(tài)模型，采用流體體積函數(shù)法（VOF）和用戶自定義函數(shù)（UDF）定義蒸發(fā)冷凝模塊。與實驗結果進行了對比驗證，分析討論了入口處不凝性氣體質量分數(shù)、系統(tǒng)壓力等參數(shù)對冷凝傳熱系數(shù)和液膜厚度的影響。