基于vof法的横管降膜蒸发传热特性的数值分析

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1、？犬？＾ｉｌ裡大學ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士芽位论文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ基于ＶＯＦ法的横管降膜蒸发传热特性的数值分析去、丨丨／热能工程学科张晓红作者姓名肺杨洛鹏副教授指导教＿＿２０１５年６月答辩日期硕士学位论文基于ＶＯＦ法的横管降膜蒸发传热特性的数值分析ＮｕｍｅｒｉｃａｌＡｎａｌｓｉｓｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｉｃＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒＢｅｈａｖｉｏｒｏｆｙｐＨｏｒｉｚｏｎｔａ－ｔｕｂｅｌＦａ

2、ｌｌｉｎｇＦｉｌｍＥｖａｏｒａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＶＯＦＭｅｔｈｏｄｐ作者姓名：张晓红学科：、专业热能工程学号：２１２１００２０指导教师：杨洛鹏副教授完成日期：２０１５年６月大遠理工大旁ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果，。尽我所知除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体巳经发表的研究成果，也不包含其他已申请学

3、位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。：方４ｖｔｉ学位论文题目：ｉ球袖将焉？考战Ｊ发卞兔Ｈｎ和１１卞初．作者签名：张Ｃｆｉ日期：和Ｉ土年‘月１／日大连理工大学硕士学位论文摘要低温多效横管外降膜蒸发技术被广泛应用于海水淡化、化工冶炼、石油蒸馆和制冷等行业，它具有传热温差小、低温传热性能优良、热效率高和维护费用低等优点。在不同运行工况下，低温多效蒸馆设备表现出的传热性能不同，说明了横管降膜蒸发

4、技术具。有特殊性和复杂性本文通过对横管外降膜流动和蒸发传热的数值研究，将流动与传热进行结合，深入探讨液膜内传热特性的变化规律及其影响因素。本文采用ＡＮＳＹＳＦＬＵＥＮＴ１４．５商用ＣＦＤ流体分析软件，采用ＶｏｌｕｍｅｏｆＦｌｕｉｄＶＯＦ（）方法对二维的单根横管外降膜流动蒸发模型进行数值模拟，研究了不同入口边界条件下液膜的流动和传热特性，并结合存在相变的传质过程，分析了不同入口温度和入口Ｒｅ数条件下的液膜厚度、液膜内速度场、热边界层发展、传热系数和液膜内传热方式等的一致性变化规律。并与前人的数值模拟与实

5、验结果进行对比，取得了较好的。本文的物理模型为管径为２５．４ｍｉｎ的单根横管，喷淋髙度为５ｉｎｍ，壁面过热度维持－在２Ｋ，Ｒｅ数范围为６００１２５０，属层流和层流向瑞流过渡范围。模拟得到了液膜厚度、液膜内的速度场、壁面切应力和传热系数的分布情况。结果表明，横管外液膜最薄位置随入口Ｒｅ数的增大有向下移动的趋势。液膜内切向速度最大值位于９０度。壁面剪切力和重力分力作用随着横管圆周角度的增大呈现先增大后减小的趋势。横管顶部液膜内法向速度的绝对值最大，并出现小速度循环流动。入口温度越低，入口Ｒｅ数越大，热发展区覆盖的

6、角度越大。横管顶部传热系数最高，之后缓慢下降至趋于稳定，至管子底部略有回升。横管顶部液膜内的对流传热强度最大，表明液体的冲击作用强化了对流传热强度。经本文模拟发现，层流及层流向瑞流过渡范围内，Ｒｅ数的增加对传热性能的提升并不明显，液膜内的法向速度和循环流动，即液膜的冲击区和液膜的波动程度，是提升对流传热强度的关键。关键词：横管降膜蒸发；数值分析；ＶＯＦ；热边界层；传热特性－－Ｉ基于ＶＯＦ法的横管降膜蒸发传热特性的数值分析ＮｕｍｅｒｉｃａｌＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃＨｅａｔＴｒａｎ

7、ｓｆｅｒＢｅｈａｖｉｏｒｏｆｒ－ｕｂｅａｎｏｒａｎＨｏｉｚｏｎｔａｌｔＦｌｌｉｇＦｉｌｍＥｖａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏＶＯＦＭｅｔｈｏｄｐＡｂｓｔｒａｃｔｍｕ－ｍｅｖａＬｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｌｔｉｅｆｅｃｔｆａｌｌｉｎｇｆｉｌｐｏｒａｔｉｏｎｏｆｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｔｕｂｅｓｉｓｗｉｄｅｌｙｅｍｐｌｏｙｅｄｉｎｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｓｕｃｈａｓｓｅａｗａｔｅｒｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ，ｃｈｅｍｉｃａｌｒｅｆｉｎｉｎｇ，ｐｅｔｒｏｌｅｕｍｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎａ

8、ｎｄｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ，ｄｕｅｔｏｉｔｓｐｒｉｎｃｉｐａｌａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓ，ｈａｎｄｍａ