纯蒸气及含不凝气蒸气冷凝的数值研究

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1、UniversityofScienceandTechnologyofChina硕士学位论文论文题目纯蒸气及舍不凝气蒸气冷凝的教值研免作者姓名学科专业工程热物理导师姓名到明完成时间二—五年五月牛斜嗲敉术大嗲硕士学位论文纯蒸气及含不凝气蒸气冷凝的数值研究作者姓名：刘泉学科专业：工程热物理导师姓名：刘明侯教授完成时间：二一五年五月十一日UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster'sdegreeNumericalInvestigationonCondensationwithan

2、dwithoutNon-condensableGasAuthor'sName：：：中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行研宄工作所取得的成果。除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研宄成果。与我一同工作的同志对本研宄所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：砂承签字日期：抓“、中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允

3、许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。开口保密（一年）作者签名：导师签名：签字日期：签字日期：？摘要摘要冷凝是许多工程系统中的一个重要过程，如热管散热器、核电站非能动矣全壳冷却系统（、海水露点蒸发淡化技术、天然气烟气余热冷凝回收技农及各类能源化工动力系统中。对冷凝过程的深入认识，于强化传热、热安全、余热回收等领域有着重要意义。本文基于对纯水蒸气及含不凝空气的混合气体

4、冷凝换热进行数值模拟研究。气液两相流模拟采用方法，水蒸气在不凝空气中的输运过程采用组分输运模型。第一章详细介绍了研究背景、冷凝过程、冷凝或蒸发相变研究现状。第二章建立了冷凝换热数值模型。基于气体分子动力学推导出相变系数模型。相变的源项通过用户自定义函数（添加到相应方程中。借助混合气体物性参数的参考资料，结合本文设计工况，确定了各参数物性的取值。馄合气体密度选用理想气体状态方程求解，其余物性釆用经验公式或通过查表多项式拟合计算，各项物性参数均通过设置。第三章对纯水蒸气表面冷凝和直接接触气泡冷凝过程进行了数值模拟。通过计算三个经典问题验证了本文模型的可

5、行性和正确性。研究表明，对于含波纹的膜状冷凝，重力减小会使液膜增厚，换热变差；表面张力和接触角增大，都会使液膜波动增强，换热得到强化。水蒸气气泡冷凝上升过程中的变形和速度与数，数和数相关。对于较大的气泡，其冷凝变形运动过程更复杂，且冷凝后期的破碎使冷凝加速；气泡存在期和初始直径几乎呈正比关系。第四章数值研究了含不凝空气在竖直平板和水平圆管内的混合气体冷凝过程。数值结果表明，少量不凝空气对水蒸气对流冷凝的影响并不十分明显；随不凝空气质量分数的增加，对流冷凝换热明显下降；含少量不凝空气的混合气体对流冷凝，忽略液膜影响时壁面换热系数约有升高；水蒸气空气混

6、合气体流速升高对对流冷凝换热系数的提升低于纯对流换热。圆管内冷凝换热约占总传热的，而纯对流换热约占冷凝抽吸作用使纯对流换热强化约。关键词：冷凝相变；不凝性气体；对流冷凝；AbstractAbstractCondensationisoneofthemostimportantheattransferprocessesinmanyengineeringsystems,suchasheatpipe，，，，，，，，Abstractresultsshowthatasmallamountofnon-condensablegasdidnotshowsignific

7、anteffectontheconvectivecondensationofwatervapor.However,theheattransfercoeficientofconvectivecondensationwasshrinkingobviouslywithincreasingtheconcentrationofair.Andtheheattransfercoeficientwasabout8%higherthanthatofignoringliquidfilm.Theheattransfercoeficientofconvectivecond

8、ensationisimprovedinalowerextentthanpurewatervaporconvectionb