竖管降膜结构变量对液膜流动特性的影响

液膜蒸发冷却过程是一个传热、传质相互耦合的复杂过程,为研究竖管降膜蒸发冷却器中竖管结构对降膜分布的影响,采用流体模拟软件对影响竖直管内气液两相逆流的环缝隙宽度、空气进口宽度和管长进行数值模拟,分析了液膜厚度、x方向分速度和努塞尔数的变化规律。研究结果表明,液膜的波峰与波谷分别对应着x方向分速度的波谷与波峰。在一定的喷淋量下,环缝隙宽度增大时,液膜分布先稳定后趋于波动;空气进口增大时,液膜的波动程度是增大的;就管长而言,液膜的波动程度是逐渐增大的,在管长大于等于0.7 m后,液膜无法完整润湿壁面,管壁出现干斑。这3个结构因素中,管长对液膜的传热性能和分布性影响最大。

锥形分布器下竖直圆管降膜的数值模拟

通过建立竖直圆管内降膜蒸发的物理模型,对锥形分布器管内的气液两相逆流的换热特性进行二维CFD数值模拟,采用VOF方法捕捉两相流的流动界面,分析了管壁上液膜的膜态、膜厚、速度和温度分布。结果表明:液膜的膜态和温度分布与喷淋量紧密相关,随着喷淋量的增大液膜的稳定性逐渐增加,在喷淋量为1.48 kg/(m·s)时液膜的稳定性最好,液膜表面温度逐渐降低;液膜的降膜膜态分布分为上端的稳定段和下端的震荡段;2000<Re<10000时,管壁的平均传热系数呈现逐渐增大的趋势;膜厚的模拟值与Nussult和Brauer的理论计算值吻合较好。