含不凝氣的豎直管內(nèi)蒸汽冷凝數(shù)值模擬研究.pdf

1、在核能發(fā)電、海水淡化、石化和制冷等工業(yè)領(lǐng)域中普遍存在含有不凝氣的蒸汽冷凝現(xiàn)象。由于不凝氣對(duì)冷凝傳熱的顯著惡化效應(yīng)，建立合理數(shù)學(xué)模型從而深入研究不凝氣對(duì)冷凝傳熱的影響機(jī)理，成為蒸汽冷凝研究的熱點(diǎn)之一?；跉庖簝上嗔鞯目刂品匠?，建立了含不凝氣的豎直管內(nèi)蒸汽冷凝機(jī)理模型，模型具有如下特點(diǎn):考慮了氣液兩相之間的熱力不平衡;包含蒸汽-不凝氣混合氣體中的不凝氣組分質(zhì)量守恒控制方程;以空隙率為判斷依據(jù)，計(jì)算了環(huán)形流、過(guò)渡流和泡狀流三種流型;采用滯膜模

2、型(SFM)計(jì)算氣-液界面處不凝氣對(duì)傳熱傳質(zhì)的影響，使用由不同流型決定的封閉關(guān)系式來(lái)計(jì)算氣-液界面處熱量、質(zhì)量和動(dòng)量傳遞。
　　本研究采用Fortran語(yǔ)言編寫(xiě)計(jì)算程序，在與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性后，對(duì)內(nèi)徑為14mm豎直管內(nèi)含不凝氣的飽和蒸汽冷凝過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，定量揭示不凝氣影響冷凝傳熱的內(nèi)在機(jī)理。模擬結(jié)果顯示:SFM模型結(jié)合氣液兩相流雙流體模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有良好的吻合性，驗(yàn)證了本模型能夠較準(zhǔn)確的模擬豎直管

3、內(nèi)各個(gè)兩相流流型的的傳熱和傳質(zhì)過(guò)程。當(dāng)入口蒸汽中不凝氣質(zhì)量濃度從0.001增加到0.05時(shí)，蒸汽冷凝率降低約50-70％;冷凝氣液界面處的熱力不平衡隨入口蒸汽中不凝氣質(zhì)量濃度的增加而減小，汽液兩相間傳熱溫差降低，相變傳熱驅(qū)動(dòng)力減小;含不凝氣的蒸汽冷凝同時(shí)受液相側(cè)和氣相側(cè)的傳熱熱阻以及氣相側(cè)傳質(zhì)阻力的影響，傳熱熱阻和傳質(zhì)阻力都隨不凝氣質(zhì)量濃度的增大而增大;氣相側(cè)傳熱包括冷凝相變傳熱和對(duì)流顯熱傳熱，當(dāng)不凝氣質(zhì)量濃度從0.1％增加到5％時(shí)，對(duì)