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摘要:T型管内气液两相流分配不均易导致换热器偏流和受热不均.为了优化T型管内气液两相流流动,以FLUENT为模拟软件,以流体流动参数和管子几何结构为研究变量,对T型管内流体流动进行数值模拟.发现流体入口液相体积分数越大,入口速度越小,液滴粒径越小,越利于流体均布;同时支管衔接处采取弯管结构较直管结构优越,其中入口速度对流体分布影响最明显,速度相差3个数值即可优化两个出口液相体积分数比差10%左右.结果表明,相应改变流体流动参数和管子几何结构能有效优化T型管内流体流动....
[硕士论文] 韩圆圆
动力工程 山东大学 2018(学位年度)
摘要:世界范围内的能源结构调整使天然气等清洁能源的需求大幅上升,液化后的天然气具有体积小、便于运输等优点。板翅式换热器作为天然气液化冷箱内的核心装置,流道间的物流分配不均是其应用中影响系统效率和生产安全的重要问题。进入板翅式换热器的两相流体的气液均匀性直接影响换热器封头对介质的再分配,进而影响换热器流道间的流量分配。
  本文通过数值模拟的方法对换热器配管T型三通管内的甲烷气液两相(温度为135K,压力为0.49MPa)进行研究,分析雾状两相流在直角T型三通侧支管内的气液流动特性及相分布规律。研究了气液入口速度及液相的液滴粒径对侧支管内相分布的影响;针对直角T型管内气液两相的流动特性,提出弯管T型三通的结构优化方案,并对比不同弯曲半径对侧支管内相分布的优化效果;通过改变分流比,模拟比较三个换热器并联情况下,不同分流比时侧支管内的气液分布规律。主要获得以下结论:
  两相流在流经直角T型三通时,在分流时会发生气液速度滑移,主要表现在x方向液相速度大于气相速度和y方向上气相速度大于液相速度两方面,致使液相大多集中在侧支管右侧,造成气液分布不均。侧支管左侧由于流体惯性形成漩涡,漩涡旋转加剧气液分离,增大侧支管压力损耗,造成局部压力降低,不利于侧支管内的气液均布。气液分离程度随着气液入口速度或液滴粒径的增大而增大。
  针对两相流在直角T型三通管内的气液分布不均,提出弯管T型三通的优化方案。优化后的T型三通侧支管内的气液均布情况明显改善。研究发现,弯管过渡可以明显减小漩涡尺度,使侧支管内压力和速度分布均匀,提高气相对液相的携带能力,促进侧支管内气液两相的均匀分布。
  随着T型三通管内流体的分流比降低,侧支管入口漩涡尺度逐渐减小,液相浓度较高的区域逐渐由侧支管迎流侧移动到中间区域。分别对三种分流比下的T型三通进行结构优化研究对比,发现,分流比不同,同一弯曲半径的弯管T型三通管对气液两相均布的优化效果不同。随着分流比降低,弯曲半径越小越有利于侧支管内气液均配。
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