蒸發(fā)式冷凝器傳熱傳質(zhì)數(shù)值模擬

　　蒸發(fā)式冷凝器是一種高效節(jié)能節(jié)水設(shè)備，目前，已被廣泛用于發(fā)電、制冷、化工、紡織等諸多行業(yè)。蒸發(fā)式冷凝制冷系統(tǒng)中，在蒸發(fā)式冷凝器的換熱盤管外側(cè)，水膜首先通過管壁的熱傳導(dǎo)，吸收管內(nèi)制冷劑的冷凝熱，再通過顯熱和潛熱交換與管外的空氣進(jìn)行對流換熱。深入研究換熱盤管外側(cè)的換熱對強(qiáng)化蒸發(fā)式冷凝器的傳熱傳質(zhì)以及提高蒸發(fā)式冷凝制冷系統(tǒng)的性能有著重大的意義。

　　由于在蒸發(fā)式冷凝器的換熱盤管外，氣一液兩相界面處同時(shí)存在質(zhì)量、動量和熱量的傳遞，使蒸發(fā)式冷凝器的模擬計(jì)算十分復(fù)雜，因此早期的研究方法主要數(shù)學(xué)分析和實(shí)驗(yàn)，隨著計(jì)算機(jī)和計(jì)算方法的發(fā)展，采用數(shù)值模擬方法對兩相流傳熱傳質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行研究成為可能。近年來，一些學(xué)者采用數(shù)值模擬的方法，對空氣和水的傳熱傳質(zhì)進(jìn)行了相關(guān)研究。Feddaoui等發(fā)表了一系列文章，對豎直圓管內(nèi)降液膜蒸發(fā)過程進(jìn)行了數(shù)值研究，考察了液膜溫度、流量及氣流雷諾數(shù)對蒸發(fā)冷卻效果的影響，研究結(jié)果表明，液膜內(nèi)部及界面的微對流過程決定了傳熱速率。Maria Fiorentino等建立了水平管外的降膜蒸發(fā)模型，分別研究了穩(wěn)態(tài)和滴狀水膜對其性能的影響，并研究管型排布方式耐水膜的影響。以上文獻(xiàn)表明，運(yùn)用數(shù)值模擬方法研究蒸發(fā)式冷凝和傳熱傳質(zhì)是可行的。

　　本文利用FLUENT商業(yè)軟件，將采用VOF （Volume of Fluid）法建立二維流動的計(jì)算模型，對管外水膜的傳熱傳質(zhì)進(jìn)行研究，以期得到水與空氣順流和逆流過程中，管壁外水膜流動狀況、管壁外速度場、水蒸氣的濃度分布及空氣一水相界面處潛熱換熱量和顯熱換熱量的比例關(guān)系等。