非共沸工質(zhì)（戊烷-異丁烷）流動(dòng)沸騰過(guò)程數(shù)值模擬.pdf

1、隨著對(duì)低溫余熱利用研究的深入，有機(jī)朗肯循環(huán)以其簡(jiǎn)單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，較低的蒸發(fā)壓力和溫度等特點(diǎn)被廣泛使用和研究。非共沸混合有機(jī)工質(zhì)在氣液相變時(shí)具有溫度滑移的特性，能夠匹配實(shí)際工程中的變溫?zé)嵩?，減小系統(tǒng)可用能損失，提高系統(tǒng)效率。非共沸工質(zhì)在蒸發(fā)器中的換熱過(guò)程屬于典型的流動(dòng)沸騰過(guò)程，流動(dòng)沸騰過(guò)程廣泛的存在于各類相變傳熱傳質(zhì)設(shè)備中，是一種非常重要的換熱過(guò)程，對(duì)其機(jī)理和規(guī)律的研究對(duì)優(yōu)化換熱器結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化換熱有重要意義。
　　本文主要目的是研究非共

2、沸工質(zhì)流動(dòng)沸騰過(guò)程，從純工質(zhì)流動(dòng)沸騰過(guò)程入手，分析四種純工質(zhì)流動(dòng)沸騰源項(xiàng)的特點(diǎn)，并使用Stefan問(wèn)題和膜態(tài)沸騰問(wèn)題進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明Hardt模型最為準(zhǔn)確，LEE模型準(zhǔn)確度最差。之后將混合工質(zhì)引入研究范圍，研究了混合工質(zhì)的物性計(jì)算方法，分析了混合物氣液相變過(guò)程源項(xiàng)處理方法，分析結(jié)果表明Banerjee R.模型具有較強(qiáng)的可操作性且較為合理。本文最終選擇了此方法進(jìn)行非共沸工質(zhì)流動(dòng)沸騰過(guò)程的模擬研究。研究過(guò)程分為以下幾步：第一步，計(jì)算了提

3、出此方法的文獻(xiàn)中的例子，確保此方法的可行性，結(jié)果與原文匹配度較高；第二步，將此例子中的混合物更改為本實(shí)驗(yàn)組使用的混合工質(zhì)（戊烷和異丁烷），計(jì)算并分析結(jié)果，結(jié)果表明（1）由于氣液是逆向流動(dòng)過(guò)程，蒸發(fā)速率沿x軸正向先增加后減小，并在管段右側(cè)出口處有小幅突變和分散。（2）壁面和相界面同時(shí)存在剪切力的作用，比較而言，壁面的剪切力要大于相界面的剪切力，因此，x方向速度在壁面附近下降較快。Y方向速度在某種程度上可以表示蒸發(fā)速度。（3）各相流體流動(dòng)過(guò)

4、程中逐漸接近充分發(fā)展。熱邊界層和流動(dòng)邊界層具有類似的形狀。從下壁面?zhèn)魅氲臒崃客ㄟ^(guò)液相傳導(dǎo)到氣相，最后由上壁面通過(guò)對(duì)流邊界條件傳出。溫度也是隨著這個(gè)規(guī)律變化的。（4）由于戊烷的分子質(zhì)量大于異丁烷，因此，在單位為 kg/s時(shí)戊烷的蒸發(fā)速率略大于異丁烷的蒸發(fā)速率。因此，相界面處的液相異丁烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)比初始值略大；第三步，建立本組非共沸混合工質(zhì)流動(dòng)沸騰實(shí)驗(yàn)臺(tái)的實(shí)驗(yàn)段模型，物質(zhì)選用戊烷/異丁烷質(zhì)量比為0.25/0.75的混合物，計(jì)算4種實(shí)驗(yàn)工況