1、博士學位論文蒸汽橫掠降膜流動水平管束的兩相流動過程研究InvestigationonTwo—PhaseFlowProcessofSteamF10wmgacrossFallingFilmHorizontalTubeBundle學號：10910010學科、專業(yè)：熱能工程答辯日期：大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學博士學位論文摘要管束間的氣液兩相流動作為管殼式換熱設備中的常見現(xiàn)象，廣泛存在于能源動

2、力、海水淡化、石油化工和蒸發(fā)制冷等領域。水平管降膜蒸發(fā)具有在低噴淋密度、小溫差蒸發(fā)條件下高傳熱系數(shù)的優(yōu)點，是最有前景的換熱技術之一。蒸汽橫掠降膜流動水平管束時，兩相流動過程的深入研究能夠對相關換熱設備的設計優(yōu)化提供關鍵性作用。國內外對降膜蒸發(fā)的傳熱進行了較全面的研究，但對于降膜蒸發(fā)兩相流動過程，尤其是管外蒸汽橫掠降膜流動水平管束的兩相動力學特性的研究，還很少見。本文基于實驗觀察、理論分析和數(shù)值模擬的研究方法，對蒸汽橫掠降膜流動水平管束的

3、兩相流動過程進行系統(tǒng)、深入的研究。針對蒸汽橫掠降膜流動水平管束的兩相流動過程，設計了測量流動阻力和觀測兩相流動的大型實驗臺。實驗研究了蒸汽質量流速范圍為031124kg／(m2S1、進口壓力分別為1231kPa(X寸應飽和溫度為5070℃)、液體的噴淋密度范圍為002008kg／(ms)等條件下，蒸汽流經(jīng)管束后的壓降數(shù)據(jù)；定量分析了蒸汽質量流速、飽和溫度、噴淋密度對流動阻力的影響。選擇正三角形排列和轉角正方形排列兩種管束結構，分析了管束

4、排列方式對流動阻力的影響。從液體流速、氣液兩相的接觸面積、液體在管問的流動流態(tài)等方面入手，分析了流動阻力隨著噴淋密度的增加而升高的變化規(guī)律。提出能預測蒸汽橫掠降膜流動水平管束時流動阻力的新數(shù)學模型關系式，關系式中添加的降膜雷諾數(shù)坼體現(xiàn)了降膜流動對流動阻力的影響，新關系式能準確計算和定量分析噴淋密度、飽和溫度等參數(shù)對流動阻力的影響?；趯嶒灁?shù)據(jù)，擬合了關系式中各個相應的常數(shù)。應用新關系式，編程計算了蒸汽橫掠降膜管束時流動阻力所造成的溫差損

5、失，分析其隨飽和溫度、噴淋密度、蒸汽流量及管列數(shù)的變化規(guī)律，揭示了進口處飽和溫度對溫差損失的影響比對阻力影響更顯著的規(guī)律。在研究了溫差損失變化規(guī)律的基礎上，討論了能保證溫差損失不超過給定值條件下，管束結構參數(shù)和其它運行參數(shù)的關系。選擇蒸發(fā)器中廣泛應用的轉角正方形排列管束為物理模型，建立了二維不可壓縮層流計算模型，采用流體體積函數(shù)方法，同時結合管間含氣率數(shù)據(jù)，初始化水平管外液膜厚度和液滴直徑，數(shù)值模擬水平管外液體和氣體相互作用下的兩相流動