蒸发式冷凝器传热传质数值模拟

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资料介绍

　　蒸发式冷凝器是一种高效节能节水设备，目前，已被广泛用于发电、制冷、化工、纺织等诸多行业。蒸发式冷凝制冷系统中，在蒸发式冷凝器的换热盘管外侧，水膜首先通过管壁的热传导，吸收管内制冷剂的冷凝热，再通过显热和潜热交换与管外的空气进行对流换热。深入研究换热盘管外侧的换热对强化蒸发式冷凝器的传热传质以及提高蒸发式冷凝制冷系统的性能有着重大的意义。

　　由于在蒸发式冷凝器的换热盘管外，气一液两相界面处同时存在质量、动量和热量的传递，使蒸发式冷凝器的模拟计算十分复杂，因此早期的研究方法主要数学分析和实验，随着计算机和计算方法的发展，采用数值模拟方法对两相流传热传质现象进行研究成为可能。近年来，一些学者采用数值模拟的方法，对空气和水的传热传质进行了相关研究。Feddaoui等发表了一系列文章，对竖直圆管内降液膜蒸发过程进行了数值研究，考察了液膜温度、流量及气流雷诺数对蒸发冷却效果的影响，研究结果表明，液膜内部及界面的微对流过程决定了传热速率。Maria Fiorentino等建立了水平管外的降膜蒸发模型，分别研究了稳态和滴状水膜对其性能的影响，并研究管型排布方式耐水膜的影响。以上文献表明，运用数值模拟方法研究蒸发式冷凝和传热传质是可行的。

　　本文利用FLUENT商业软件，将采用VOF （Volume of Fluid）法建立二维流动的计算模型，对管外水膜的传热传质进行研究，以期得到水与空气顺流和逆流过程中，管壁外水膜流动状况、管壁外速度场、水蒸气的浓度分布及空气一水相界面处潜热换热量和显热换热量的比例关系等。