立式换热管内椭球形颗粒运动和传热特性研究

发布时间：2025-05-04 19:29

　　液固两相流换热器广泛应用于化工、海水淡化等工业领域,固体颗粒通过增强管内流体扰动,具有高效的强化传热特性。因此,探究液固两相间相互作用过程,对于进一步提高液固两相流换热设备工作效率具有重要意义。本文介绍了液固两相流技术发展现状以及存在的问题,针对液固两相流换热设备中立式换热管内液固两相流进行数值模拟,并得到了相应结论,对液固两相流换热器设计具有一定指导意义。论文主要包括以下内容:（1）通过与文献实验中颗粒速度对比,验证了CFD-DEM耦合方法的可靠性。为后续研究椭球形颗粒长径比β、颗粒进口体积浓度α_in以及流体进口速度v对管内椭球形颗粒的运动和传热特性的影响,构建了75组不同工况。（2）对立式换热管内椭球形颗粒的分布特性（颗粒分布位置、质量流量、颗粒取向夹角）影响因素进行研究,模拟结果表明:液固两相间相互作用力能够显著影响颗粒在管内的分布规律。颗粒进口体积浓度越大,监测段内颗粒质量流量变化越小,颗粒在管内运动状态越稳定。长径比β=1.5椭球形颗粒在管内运动最剧烈,颗粒取向夹角概率曲线峰值最大,对应颗粒-流体间相互作用面积最大,相互作用力最大。（3）对立式换热管内长径...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1实验装置图

饽嘟?中细小颗粒，在雷诺数Re=5000～125000范围内观察玻璃珠颗粒在水平通道中的速度特点和颗粒群的分布特点，证明了PIV/PTV技术的可靠性和成熟性。根据上述研究文献可知，以PIV技术为核心的无干扰式测量技术能够有效应用于液固两相流实验研究领域，但是上述研究过程中的颗粒浓....

图 1-2 泥浆流回路示意图

湘潭大学硕士学位论文3的玻璃珠进行研究，搭建如图1-2所示泥浆流回路实验平台，用玻璃珠模拟泥浆中细小颗粒，在雷诺数Re=5000～125000范围内观察玻璃珠颗粒在水平通道中的速度特点和颗粒群的分布特点，证明了PIV/PTV技术的可靠性和成熟性。根据上述研究文献可知，以PIV技术....

图1-3不同时刻液固两相传热云图

第1章绪论61.3颗粒-流体传热特性研究颗粒与流体之间对流传热研究主要应用在包括催化剂反应器、大尺寸粒径的煤球热解过程以及高温钢渣余热回收设备等等，是目前液固两相流研究重点之一[49]。深入了解颗粒-流体，颗粒-颗粒间的传热机理，探究颗粒相和流体相各相参数对设备工作效率的影响，对....

图1-4异形颗粒温度场（左）和流场（右）图

传热进行数值模拟，对比了不同流固耦合边界条件对颗粒-流场传热过程的影响，为颗粒-流体间传热模拟提供了新思路。Bagchi[58]等对雷诺数Re＜500的流体绕球流动和传热进行数值模拟，通过分析球体周围局部努塞尔数变化规律，描述了流体绕球流动和传热具体现象，揭示了颗粒-流体间热交换....

本文编号：4042791