水平微翅管内环状流两相强制对流蒸发换热的计算模型

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　　服，有，弈3，溪潘致，遂有到麻0.2加，章陛，冯，孕洚章。兴咎3砘商涩；菡雒到碑，矩，菡3章躲砘鸽鲥，菡菡蔫骑埋菡，魏晶，书油民资猫菸接417伞筇诛载。161.7，哲益沛，鲋章菡，丑迓章漭致铷，3斗，疏气，由翁滩埋君系5撕到岽。3奋油祢，7塍契，书阵1哙伞筇，7锌陆雒到浮滩埋君，锌1驾细，姊，逾砘菡雒到锏1陆咎螬3，有峨到，准，7洎躲桀浙知驰奋塍，鲕，洳，53±，咤市模型，分，把液膜分成6层4层和2以按此税型计算的结果夺妙子地改进了削模型汁算结果偏高的不合理件秦蔚以为环状流液膜近界面区域应存在缓冲层，紊流动砧扩散系数在靠近界讪处将受到抑制，其程度与距离界面的远近有关，此作用层的大小可参照近壁面的速度分布来确定，在此作用层内紊流动量扩散系数的变化规律可参照也1的混六度现论来描述，而紊流扩散的衰减不1渡可引入抑制因户3来。按此模型计算的结果与实测值符合较好，而且明显优于未考虑界面影响的计算值。

　　自从20世纪70年代以来，各种不同类型的强化管在工业上不断得到应用，其中尤以螺旋微翅管应，广泛。对于环状流厂液膜的强制对流换热，微翅管螺旋槽的在+仅使膜层受到，烈的扰动，也使靠近壁面的流体沿管子周向运动，这种不同于主流方向的周向运动称为次流。强烈的扰动和次流的产十观紊流祝度枘虬捉了液膜流动的线速度，从而加强广液胶内的换热。然而目前所有的不状流液膜换热役型都以基于光管的，无论是液膜扰动的影响。本文中，作者借鉴前人研宄微翅管内单相流体紊流换热时采用义粗糙管内违度分布的成功经验。建立了微翅管内环状流的液膜流动和换热的模型，模型计算结果与实验数据吻介较好。

　　1水平微翅菅内环状流流动特怔分析及数学模型在以下分析假定①环状流流动形态是紊流，1己达到免分稳定，年液面光泔七波；呃不考虑液滴卷吸和沉积对液膜的影响；不考虑汽核中液滴的夹带；翅管周向液膜分布均匀；⑥切应力为液策的惟，驱动力。

　　作荇认为，流体在微翅管内流动沸腾换热过程中，虽然流动本身是种汽液混合物的两相流动，似若流型处于充分发展环状流的强制对流蒸发区近壁区液膜内的紊流流动和换热特性便与单相流体的特性无异，因此螺旋槽引起的扰动对近壁区液膜流动的奶响以借用粗植矜的紊流速度分布来衣达；而在；液界面。考虑到紊流动量扩，系数。1水平微翅管内环状流液膜流动特点及紊流动量扩散系数流动特性1满管流样，速度分1河用，层速度分布来描述，而紊流的混合长度也遵循通常的规律，但在近界面处紊流动量扩散系数将受到抑制。为反映在环状流液脱的；液界面处紊流动量扩散系数的衰减，可假设在近界面区域存在界面作用层，在此作用层内紊流扩散受到抑制，而混合长与离壁面的距离间的关系可成界面违度分布的实验数据，可以参照近壁区的速度分布关系和量纲1液脱7度3+的大小来确定。设即抑制程度与离界面的距离有关。1式中，系数可以根，边界糸件确以为离开壁面的量纲1距离，角标+为量纲1量这样，在界面作用层内的紊流动量扩散系数4可成而在其他区域内8=1.

　　1.2液膜内速度分布的确定状流两相强制对流蒸发的条件下，除了界面上紊流扩散将受到抑制以外，液膜内的紊流流动和换热情况与单相介质无异。因此，作者认为，可以借鉴粗糖管内单相流体的速度分布来描述微翅管内环状流液膜的流动特忡。

　　此和化，7发现笮相流体水在微翅管内联式非常吻合。其后，566，31胃啤14口□如叫等人在用比拟理论的同时引进粗糙度如也数和摩擦相似函数叭来求解单相流体在微翅管内的紊流换热，而微翅管内的速度均用13，185根据粗糖管实验结果提出的速度女布，且均获得了满意的效果，以此方法得到的微翅管单相流体换热的计算值可使85的实验数据的误差为了分析液膜内的换热情况，必须先确定液膜内的违度分布。为此，借鉴粗糙矜内的违度分布来描述水平微翅管内环状流液膜的流动特性。

　　岸先，记义粗，役；17沾数；+ 70为过渡区，6+70为完全粗糙区。本文中6+.也，实验结果提出粗糙矜内的速度分布为1广S，从实验测得，就可以兑出哗撺相似闲数根据以上分析和微翅管的特点，并考虑微翅管液膜内速度分布如。，量纲1液脱厚度6+30时对式3进行积分后可得间按分界面条件确定。

　　速度分尔为丁对式3进行积分后可得矿可按相关条件确定。

　　上面各式中为密度。

　　1.3壁面切应力根据分液相压降因子的，压降因子。

　　与随31.1数31的关系可技文献12给出广N液相单独流过的压降梯度13下式计算，2C，只，1如数拖1的关系可用下列实验关联式计算求得两相流总摩擦压降梯度咖幻后，就可计算壁面切应力1.4液膜厚度的计算确定了液脱内的速度分布，就，以汁算出液脱量纲1液膜质量流量柬为奶即可由己知的速度分布计算出液膜流量或液膜都有定的难度。

　　21液滴的卷吸夹带和沉枳对换热的沿响。

　　使换热得到强化。时，引于汽流中的夹带，液脱将有所变薄。这也促使换热育所增加2液膜紊流换热的分析与计算假定，夜膜热物性为常数；汽液界面处于热平衡，面温度即为工质饱和温度；1忽略液膜的轴向导热。

　　紊流液膜阳量传递的控制7程为对十两相流动，仍假设今= 1.这样，付，从0到5+积分下角标8为界面。量纲1温度0定义为面温度，为流体温度。由液膜局部换热的传热系数人的定义对式18进行数值积分，就可获得纯工质水平管环状流液膜强制对流蒸发换热的传热系数。

　　翅管内径乃=蝣翅6=15而翅数6，螺旋角0=1扪内流动沸腾换热的传热系数内，本文埋论模型与实验数据的均偏差约为18左右。作者认为，除了在较低干度下有核态沸腾的影响外，误差主要由以下原因产生。

　　在本文模型中，假定液膜分界面上光滑尤波。事实上，汽液界面上常常有较大的不稳定的扰动或卷波，有时扰动波的平均高度是液膜厚度的几倍，这种波的存在砧然使动请和热量的传递得到强化，从而使实测值高于理论计算值。由于目前还缺乏实验研究数据，此进行理论分析和预测文模型的理论计算值与两种实验数据的偏差约为1528，而当千度增加到3时理论计算实验数据的偏差降为7，15.这明，质在环状流工况下作流动沸腾时，当干度达到3以上时，核态沸腾己得到充分抑制，换热己经达到强制对流蒸发究仝占小导地位的区域。这也明木文提出的适用于强制对流蒸发换热的模型能较好地预测水平微翅管内纯工质强制对流蒸发区的换热系数3计算结果及比较4结论以粗糙管紊流速度分布为基础，提出了适厂微翅钤内环状流液膜的速度分布。

　　利用混合长确定液膜内紊流动量扩散特性，同时采用界面作用层及其抑制因子对汽液界面的紊流动量扩散的抑制现象进行了模拟。

　　在前人对光管环状流液膜和微翅管单相对流换热特性的研，基础上提出了环状流两相强制对流蒸发情况芦纯1妨水平微翅饩紊流液膜内换热的传热系数的预测校1结合比拟理论对水平翅管内强制对流蒸发时液脱换热的传热系数进了汁算，并用实验数据进行了验证，理论值与实验结果吻较好。

　　和传热。此诉1名，此1微6塔7热模式更接近于单相流体强迫对流换热的情况，这也本文的汁算模型的前提吻合。