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洗涤冷却室内部结构优化及热质传递过程的数值模拟

作　者: 付碧华
导　师: 王亦飞
学　校: 华东理工大学
专　业: 化学工艺
关键词: 洗涤冷却管气液两相流特性参数数值模拟热质传递降膜流动
分类号: TQ546
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 43次
引　用: 1次
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内容摘要

本文以洗涤冷却室内气液两相流动为研究对象,分别对鼓泡区分隔板及洗涤冷却管结构进行了优化实验研究。另外,应用Fluent模拟软件对两种工业装置中的洗涤冷却管内热质传递过程和降膜流动特性进行了数值模拟计算。采用双平行电导探针对洗涤冷却室内气液两相泡状流特性相关参数进行了测量,并以气含率、气泡直径和界面浓度为判断依据,对分隔板结构进行了优化；采用LC0120T型接触式防水加速度传感器测定了不同工况下洗涤冷却管的振动信号,对不同工况下信号的振动能级和振幅的大小进行了比较,并结合鼓泡区气液两相流特性参数的实验结果,分析发现较高气速时可采用无支管洗涤冷却管。通过对比热模平台下测量得到的实验值与洗涤冷却管内温度分布的模拟值,证实了所选用VOF模型、标准κ-ε湍流模型和所建立传质方程在本文研究系统中的可行性。对长4m的洗涤冷却管内热质传递和降膜流动进行了模拟计算,发现入口降膜厚度、洗涤冷却水入口流速和入口气速对洗涤冷却管出口气体温度和管内液膜流动特性产生了重要的影响；长6.55m的洗涤冷却管,其出口气体温度可以达到659K左右,且当其长度缩短到2m时,出口气体温度值为942K,水蒸气含量可达49%。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章前言  9-11
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 研究内容  10-11
第2章文献综述  11-23
  2.1 洗涤冷却室概述  11
  2.2 洗涤冷却室内流体流动特性研究  11-17
    2.2.1 鼓泡床内流体流动特性研究  11-15
    2.2.2 洗涤冷却管内降膜流动  15-17
  2.3 洗涤冷却管稳定性研究  17-18
    2.3.1 流体诱导振动机理  17-18
    2.3.2 国内外气液两相流流体诱导振动的研究概况  18
    2.3.3 洗涤冷却室内流体诱导振动的研究  18
  2.4 热质传递机理及数值模拟方法  18-23
    2.4.1 气液两相降膜过程热质传递研究  18-20
    2.4.2 气体辐射传热  20-22
    2.4.3 气液两相降膜流动数值模拟方法  22
    2.4.4 洗涤冷却管内降膜流动和热质传递研究进展  22-23
第3章洗涤冷却室内分隔板结构优化的实验研究  23-36
  3.1 实验系统及测试方法  23-26
    3.1.1 实验系统  23-24
    3.1.2 测试方法  24-26
    3.1.3 采样位置  26
  3.2 实验结果与讨论  26-35
    3.2.1 分隔板结构对流体流动特性的影响  26-31
    3.2.2 洗涤冷却室内气液分布特性分析  31-32
    3.2.3 洗涤冷却室内气含率关联式  32-35
  3.3 本章小结  35-36
第4章洗涤冷却管结构优化研究  36-48
  4.1 实验流程和测量系统  36-38
  4.2 实验结果与讨论  38-47
    4.2.1 流动特性分析  38-42
    4.2.2 振动特性研究  42-47
  4.3 本章小结  47-48
第5章工业规模洗涤冷却管内热质传递的数值模拟  48-66
  5.1 数值模型的建立  48-53
    5.1.1 物理模型  48-49
    5.1.2 数学模型假设  49
    5.1.3 模型的建立  49-53
  5.2 求解条件及计算方法  53-54
  5.3 数值模型与热模实验验证  54-56
  5.4 模拟结果与讨论  56-65
    5.4.1 洗涤冷管A内热质传递结果讨论  56-60
    5.4.2 洗涤冷却管A内降膜流动特性研究  60-63
    5.4.3 洗涤冷管B的模拟结果讨论  63-65
  5.5 本章小结  65-66
第6章结论  66-67
参考文献  67-73
致谢  73-74
硕士在读期间发表论文  74

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