文档介绍
| 开式吸收式热泵技术是实现天然气燃烧烟气中蒸汽及其潜热回收利用的有效途径之一,对于天然气的高效使用以及燃气装置的节能增效具有重要意义。水平管降膜吸收过程是开式吸收式热泵的关键过程之一,包含复杂的气液两相流动、传热和传质现象,其中水平管外和管间液膜流动又对降落液膜和包含不可吸收气体气相间的热质传递产生重要影响。本文采用实验和数值模拟的研究方法,对多排水平管外降膜和管间流型转变特性及其影响因素进行了研究,主要研究内容如下：搭建了水平管降膜实验台,对水和浓度分别为20%、29%、40%、50%的CaCl2溶液在水平管外降膜过程进行可视化研究。采用最小方差法拟合实验数据,分别得出了考虑和忽略流量变化方向(滞后现象)的流型转变关联式,关联式的最大均方根偏差为9.478%,具有较好的精度。同时,研究了逆向气体流量、管径及管间距等参数对管间流型转变过程的影响。结果表明,忽略流量变化方向的四种流型转变对应Re随溶液浓度增大而减小。随We增大,滴(?)滴-柱、滴-柱(?)柱、柱-片(?)片对应Re增大,柱(?)柱-片对应Re减小。随管间距增大,忽略流量变化方向的四种流型转变对应Re均增大。管径由16mm增大至22mm,忽略流量变化方向的四种流型转变对应Re增大。采用计算流体力学软件Fluent对上述流动过程进行数值模拟。计算区域选取两排降膜管轴向长度的一半区域进行模拟,采用分区划分、局部加密方式离散。采用层流假设,应用VOF模型,定义气液两相,设置两相间表面张力及液相与壁面的接触角。结果表明,模拟得到的管间滴、滴-柱、柱三种流型与实验观察到的流动状态相符,且滴(?)滴-柱及滴-柱(?)柱对应Re与实验结果偏差分别为13.67%和19.28%,表明本文建立的水平管降膜流动模型在Re<400时具有一定的预报精度。入口液体质量流量一定,管间流型为滴状、滴-柱状和柱状时,液膜厚度沿管周向分布先减小后增大,最小值在105°-120°附近。同时,相界面处液膜流速先增大,至一定值后(管间流型为柱状,在周向角略大于90。处取得最大值),均匀变化,然后逐渐减小。管间流型为滴状、滴-柱状和柱状时,随液膜Re增大,液膜厚度增大。管间流型为柱状时,随液膜Re增大,液膜流速增大。管间流型为滴状和柱状时,管上半周第一排管液膜厚度大于第二排,管下半周第二排管液膜厚度大于第一排。管间流型为滴状,第一排管液膜流速大于第二排。管间流型为典型柱状,周向角介于15°和45°之间,第一排管液膜流速小于第二排,周向角介于45°和150°之间,第一排管液膜流速大于第二排。 |
文档标签:
流体力学
