含不凝气水平管内膜状冷凝的传热特性

为深入研究含不凝气水平管内膜状冷凝的传热特性,建立了含不凝气的水平管内膜状冷凝传热的数学模型。模型考虑了汽液两相流间的剪切应力引起的轴向压力梯度及不凝气在相界面处的扩散传质热阻,推导出液膜换热系数、液膜厚度、轴向压力梯度、冷凝液层角度及厚度和冷凝界面温度的理论关系式。通过对纯蒸汽冷凝液膜特性数学模型计算结果间的比较,验证了数学模型的通用性和准确性。研究结果表明:汽液两相流间剪切应力和不凝气对沿管长方向蒸汽冷凝温度的降低有显著影响,要通过增加管长来抵消其对传热性能降低的影响;进口蒸汽中不凝气浓度的降低,有利于减少传热管管长。

膜状冷凝初期过程的分子动力学模拟研究

采用分子动力学模拟方法,对氩蒸气在铂金属表面发生的膜状冷凝过程进行了研究.为保证冷凝过程在相对较长时间范围内持续稳定进行,提出了一种改进的气态分子补充方法.通过逐时对系统内局部温度及密度进行统计,获得了不同时刻的参数分布.结果显示:在模拟时间范围内,液膜厚度近似线性增加,壁面附近液相分子受固壁势能作用而呈现出密度振荡的"液体层状化"分布;液膜内产生温度梯度,固液界面处温度跳跃现象明显.考察了气体温度以及壁面润湿性变化产生的影响,结果表明:随着气体温度的升高,温度梯度以及温度跳跃均增大;液相密度略有下降,液体内层状区域的密度振荡范围略有减小,气液界面厚度增加;质量流率以及液膜厚度增长速率也都增大,反映出更大的气固温差加快了冷凝过程的进行,这一点与宏观规律一致.随着润湿性增强,液膜厚度增长加快,液体层状区内的密度振荡范围增加,液膜内温度梯度增大,温度跳跃大幅减小,冷凝过程得到显著强化.显然,近壁面区内的热传导对整个冷凝过程进行的速度具有重要影响.

基于VOF模型的膜状冷凝传热分析

基于流体体积函数法(volume of fluid,VOF)建立垂直平行平板通道内膜状冷凝传热预测数值模型,膜状冷凝传热传质过程模拟通过在VOF模型守恒方程中施加基于界面能量平衡方法的源项实现。通过数值分析研究发现,在壁面的顶部,冷凝液膜最薄,存在层流区域;冷凝液向下流动,一系列不规则的波纹随之出现;影响冷凝传热的主要因素是蒸汽的流速、液膜厚度及流动状态等。

固液界面接触角对膜状冷凝传热强化的初步分析

In order to study the influence of solid liquid interfacial energy on the filmwise condensation heat transfer performance, a correlation relating heat transfer coefficient with contact angle was derived with respect to liquid film flow and heat transfer at vapor liquid interface. The calculated results for steam filmwise condensation indicated that heat transfer coefficient increased with increasing contact angle when the contact angle was within a certain range. When contact angle was very small (approaching 0°), the predicted heat transfer coefficient was consistent with the result of classic Nusselt theory.

矩形槽强化膜状冷凝换热数值分析与实验研究

研究了饱和蒸汽在垂直矩形槽表面的层流膜状冷凝换热,对物理模型进行了适当的简化,建立了冷凝液的流体流动方程,并与二维导热方程耦合,用数值方法解方程,通过迭代,得到了传热量与坐标z的关系。为了验证数值分析,建立了饱和蒸汽在矩形槽表面冷凝的实验模型和实验装置,测量了在不同的温差下的热通量,并与计算热通量做了对比。结果表明,热通量数值分析值与实验值吻合较好,最大偏差不超过10%,说明关于矩形槽强化冷凝换热的数值分析具有可行性,可用于矩形槽的参数设计和换热计算。

非能动安全壳冷却系统膜状冷凝强化换热设计

非能动安全壳冷却系统(PCCS)能在反应堆发生事故时将安全壳内部的热量及时导出,避免安全壳因超温、超压而失效。为强化换热,本文设想在安全壳内部安装阻隔带和液滴收集装置,通过降低层流区液膜厚度、扰动不可凝气体隔离层并充分利用湍流的换热强化作用,降低总的换热热阻,提高换热效率。以AP1000为例,依托GDLM模型对改进前后安全壳的换热情况进行分析,结果表明,通过安装阻隔带和液滴收集装置,能降低安全壳壁面的液膜厚度,提高壁面热流量,从而实现强化换热。

垂直纵槽管强化膜状冷凝换热研究

用数值方法对饱和蒸汽在纵槽管表面的冷凝换热性能进行了研究。以发展段为主要研究对象,对模型进行了适当的简化,建立了液膜的基本方程,并与二维导热方程耦合,用Runge-Kutta法和有限元法解方程,通过迭代,分别得到了传热量以及最大液膜厚度与坐标z的关系式。最后用文中的分析方法,研究了制冷剂R-113在余弦形纵槽管上的冷凝,并与文献中的实验值做了对比。结果表明,纵槽管的长度(无除液盘时)或除液盘间距应小于最大有效管长,以便纵槽管在温差较大时仍具有较好的换热效果;在温差较小时,数值分析结果与文献中的实验数据吻合较好,证明本文的分析方法具有可行性。

水蒸汽在蛇管内分层流膜状冷凝

对水蒸汽在蛇管内分层流膜状冷凝传热进行了理论分析和实验研究。根据数学模型研究了蛇管的倾斜角、曲率半径等因素对膜状冷凝传热系数的影响；由实验测定了蛇管内水蒸汽膜状冷凝传热系数，并与理论值进行了对比，两者吻合较好。

垂直三角形纵槽管的膜状冷凝传热最大有效管长与管长设计

在纵槽表面膜状冷凝传热中,其传热量几乎仅由波峰区域形成。作者以该域为传热面,进行了传热分析与计算。计算结果表明,管长对平均传热膜系数影响很小。这一结果与Ozgen对有关实验现象的解释基本一致,可在一定程度上证实他的看法。对波谷区冷凝液流动做了数值解。对该区液膜厚度与管长做了数值关联,进而得到了三角形纵槽管最大有效管长及波峰区域面积计算公式。 本文方法与结果,为三角形槽管的管长设计提供了一种简便可行的方法。同时,该类纵槽管的传热计算也因之易于进行。

含高浓度惰性组分苯酐蒸汽立式强迫对流膜状冷凝

本文研究了含有高浓度惰性组分的苯酐蒸汽立式强迫对流膜状冷凝过程,提出了该过程的物理模型和计算传热系数的数学模型。该模型的计算结果与实验结果吻合良好。研究表明:传热过程的主要阻力集中在静止的气膜层中。

水平管外TFE/NMP部分膜状冷凝热、质耦合传递过程研究

通过对水平管外双组分 ( TFE/NMP为三氟乙醇 /氮甲基吡咯烷酮 )部分膜状冷凝过程特点的分析 ,建立起部分膜状冷凝过程中热质传递过程的物理模型。以双膜理论为基础 ,利用部分膜状冷凝的特点 ,通过对界面传质、液膜内质量平衡、界面相平衡、界面能量平衡和汽膜截面能量平衡的分析计算 ,得到汽相温度和界面温度分布、汽相及液相 NMP质量分数分布 ,由此进一步计算出冷凝膜厚分布、液膜传热系数分布和热流密度的分布。计算的热流密度与相关实验作了比较 ,发现与实验能较好的吻合。

竖直表面氦的膜状冷凝过程传热传质机理

液氦作为沸点最低(4.21 K)的重要低温流体,被应用于各种低温系统及低温实验室等。氦的膜状冷凝效率是当前使用低温制冷机的小型氦液化及再冷凝回收系统实现性能提升的关键因素,但目前尚缺乏针对性的理论和实验研究。本文基于现有的实验研究,搭建低温竖直表面氦的膜状冷凝CFD模型,模拟不同冷凝温差下氦在竖直表面的膜状冷凝过程,揭示其液膜分布与传热特性,本研究旨在为小型氦液化系统中氦冷凝器的设计及优化方向提供理论指导。

实现滴状冷凝的新途径

滴状冷凝是一种高效换热方式,其传热系数笔膜状冷凝高1个数量级。资本世纪80年代发现这种现象以来。

R_（113）在水平管环隙空间强化冷凝传热研究

本文研究了花瓣形翅片管（ＰＦ管）在水平套管之环形通道内强制对流冷凝的传热性能及传热强化机理．实验结果表明：Ｒ１１３在ＰＦ管外的冷凝给热系数是光滑管的１１～１８倍，通过分析实验结果及观察实验现象得知：由于ＰＦ管具有特珠的翅片结构，既能充分发挥冷凝液的表面张力作用，又能干扰气液两相流的流态，增加边界层的湍流，因而对强化套管环隙间冷凝具有明显效果。

雾的形成对蒸气和不凝性气体混合物的强迫对流膜状凝结换热的影响

本文研究了雾的形成对饱和蒸气和不凝性气体混合物的强迫对流膜状凝结时传热、传质的影响,提出了以两相边界层内液滴质量成分Y_(?)为表征雾的影响参数。通过通用模型的建立,分析了液滴存在时气相传热传质的机理,获得了气相传热传质系数和液滴平均质量成分与冷凝条件之间的解析关系式。计算结果表明,雾的形成对蒸气传质系数影响较小,而对混合物显热对流换热系数影响较大。本文理论值与文献中数值解也较吻合。

滴状冷凝研究的进展

本文以大最的资料为依据,并结合笔者近年来的研究结果,对实现滴状冷凝的途径、滴状冷凝的机理及影响给热系数的因素进行了论述。0 概述滴状冷凝足发生在不润湿的表面上的,它与膜状冷凝的区别是,冷凝表面上不是连续的液膜而是大小不一的液滴。蒸汽首先在冷凝表面上的活化中心处冷凝,产生大量的微小液滴。

疏水表面蒸汽滴状冷凝传热实验分析

为了深入考察竖直表面上滴状冷凝强化蒸汽冷凝传热过程的作用机理,设计了滴状冷凝（DWC）、膜状冷凝（FWC）两种冷凝形态的疏水和亲水竖直圆柱形表面,进行了实验研究。结果表明：在30 k Pa压力和相同过冷度的情况下,滴状冷凝传热量是膜状冷凝传热量的2~4倍。其主要原因是滴状冷凝时冷凝表面呈疏水性,使经过合并后的大液滴在形成连续的液膜前就从表面上脱落下来,蒸汽能够持续不断地与冷表面直接接触,其换热强度远远大于膜状冷凝。

小管径水平圆管管外冷凝传热数值分析

设备小型化发展的不断深入和高热流密度换热的需要促使了具备更高换热性能的小管径冷凝换热的研究.基于Nusselt膜状冷凝传热理论,构建了水平圆管从管外冷凝换热直到管内对流换热的计算模型和程序,并借助已有文献的试验结果完成了计算模型和程序的校验.随后,文章重点探讨了水平圆管管外冷凝换热的热阻分布,揭示当前管外冷凝换热热阻在单管整体换热热阻中所占比重较小的事实.通过进一步计算和比较本文认为,管外冷凝换热系数适度的退化对小管径水平圆管的整体换热影响较小,并不能改变小管径管外冷凝换热的优势.本数值分析可为小管径壳管换热器的研制以及微小管径冷凝换热试验的设计提供理论支撑.

管壳式换热器冷凝换热影响因素研究

管壳式换热器壳程蒸汽冷凝传热过程非常复杂,在换热过程中伴随着传热和传质现象,流体的密度、粘度、比热容等物理性质会发生非周期性的变化,同时还会受到管壁特征、布管方式、不凝气体、蒸汽流速等诸多因素的影响,因而对它的研究变得困难。为此,本文对管壳式换热器壳程蒸汽冷凝换热的传热过程和影响因素进行了分析,阐述了目前强化冷凝传热的相关技术和现状,对针对性地提高管壳式换热器冷凝换热和优化结构设计具有一定的参考意义。

真空沸腾式太阳能海水淡化装置

研究装置是一个由太阳能分体承压系统集热、供热的单级负压蒸馏系统，采用真空管集热器供热，光电组件供电，苦咸水或海水充当冷却水源，不使用任何常规能源和水源，单位集热面积的日产量为5～6kg／m2，工艺简单，操作弹性大，淡水制造成本低，特别适宜在海岛或苦咸水地区应用。