水蒸气与甲烷在微通道中的冷凝传热性能对比分析开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

研究水蒸气、甲烷其混合工质在微通道中的冷凝传热性能首先要知道流体传热方式,如冷凝过程就分为滴状冷凝和膜状冷凝:其次影响冷凝传热性能的因素有哪些,如不凝性气体、流体流速和流向、流体粘度、微通道结构等都会对传热有一定影响。

综合前人的研究,采用CFD数值模拟方法对传热性能进行研究,对比分析水蒸气和甲烷其混合工质在一定条件下的冷凝传热性能,指出各自优缺点。

水蒸气冷凝传热在石油化工、航天、动力、制冷空调等领域都有广泛的运用,且水蒸气对比其它流体,具有来源广、无污染的优点,其换热性能的强化对节约能源及工程费用有重要意义。

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2. 国内外研究现状分析

汪明哲[1]等利用基于界面效应的滴状冷凝传热模型,计算分析了液滴曲率热阻,气-液相际传热热阻,液滴导热热阻等随蒸汽压力的变化趋势,探究了冷凝传热系数随压力下降的主要因素。

结果表明,液滴曲率热阻随压力的变化幅度很小,基本与压力无关。

当水蒸气压力下降时,液滴导热热阻占总热阻的比重逐渐下降,这是由于单个液滴的传热量下降造成的。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:本课题拟通过实验方法与数值模拟方法研究水和甲烷在微通道中的冷凝传热性能,并进行对比分析,主要研究内容包括:(1)建立矩形微通道三维数值模型,采用水、甲烷及其二元混合工质,混合工质按不同配比,以水占总工质百分比20`%,通过模拟进口流速、长宽比和温度等相同的条件下对它们在微通道中的传热规律进行研究,并分析比较水和甲烷及其混合二元工质冷凝传热的优缺点。

将模拟得到的数据与文献中的实验数据进行比较,验证模型的准确性;(2)基于Fluent对水蒸气和甲烷进行数值模拟研究,研究水、甲烷和不同配比下它们的混合物微通道冷凝传热过程,分析冷凝传热系数和速度场、温度场、压力场与相变云图。

论文要求研究方法正确,研究路线清晰合理。

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4. 研究创新点

1运用CFD数值模拟的方法,通过改变不同的条件,对甲烷、水以及它们的混合工质的传热性能进行分析。

2综合模拟的结果对水蒸气、甲烷以及混合工质的冷凝传热性能进行对比,看它们结果的不同,并分析其原因。

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