微尺度相分离器不同结构的数值研究.pdf

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1、第44卷第1期华北电力大学学报V0L44．No．12017年1月JournalofNorthChinaElectricPowerUniversityJan．，2017doi：10．3969／j．ISSN．1007—2691．2017．01．15微尺度相分离器不同结构的数值研究安宾，徐进良(华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室，北京102206)摘要：相分离在很多行业是非常重要的工艺过程，比如化学工程应用中的反应过程和热组件分离过程。提出了利用毛细作用的微型相分离装置，矩形流道中局部布置微针肋实现分离过程，使相分离区域流道分为两侧区域和中心区域。当两相流体接触

2、到微针肋时，由于毛细力作用气体被阻挡在中心区域流向两侧区域，同时液体可以顺利进入中心区域，从而实现两相分离效果。使用三维模型对相分离过程进行模拟，利用VOF方法进行界面捕捉。实现两相分离效果。对弹状流在相分离器的分离原理进行了分析，研究表明：布置微针肋的微通道能实现气液分离效果，液膜厚度显著变下，能应用于冷凝器，有效增强换热效果。进一步对不同微肋布置方式的流道相分离效果进行了模拟分析，结果表明：分离器中心流道大的结构，更容易实现相分离，分离更快；气泡周围的液膜厚度也更薄，更有利于传热。关键词：两相；微流体；相分离中图分类号：TK124文献标识码：A文章编号：1007—26

3、91(2017)01—0097—06NumericalStudyonDiferentStructuresofMicroPhaseSeparatorANBin，XUJinliang(TheBeOingKeyLaboratoryofMuhiphaseFlowandHeatTransfer，NorthChinaElectricPowerUniversity，Beijing102206，China)Abstract：Phaseseparationisanimportantprocessinmanychemicalengineeringapplications，suchasreac

4、tiveprocessesandthermo-elementseparationprocesses．Inthispaper，anovelmicrophaseseparatorwasproposedbyusingthecapillaryseparationeffect．Themicro-pin-finsarelocallypopulatedinarectangularmicrochannel，forminganen·closedregionwithmicroporesastheboundaries．Whenatwo-phasestreaminteractswiththeen

5、closedregionboundarywithmicro—pores，thegasphaseispreventedfromenteringthecenterenclosedregiontoenforcethegasphaseflowinginthetwosideregions．Meanwhile，theliquidphaseisflowingtowardsthecenterenclosedregion．Asaresult，thetwophasesareseparated．Athree-dimensionalnumericalmodelisbuilttosimulatet

6、heseparationprocess．Thevolumeoffluid(VOF)methodisusedtotrackthegas-liquidinterfaceandthenthetwophaseswereseparated．Theseparationprincipleoftheseparatorisanalyzed．Theresultshowedthatthemicrochannelcontributestogas．1iquidseparation，andtheliquidfilmisobviouslythinnerthanitinthebarechanne1．Wh

7、enthedeviceisappliedinacondenser，itcansignificantlyenhancetheheattransfereficiency．Theeffectoftheseparatorconfigurationparameterssuchaspin-finsizeanddistributionisalsoanalyzedbasedonthecomputationresults．Gasandliquidphaseseparationallcanbea-chieved．Theeffectofphases