（工程热物理专业论文）溴化锂吸收式制冷机冷凝器传热理论研究.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 本文根据溴化锂吸收式制冷机冷凝器中运行压力低的特点，从 蒸发器进入冷凝器的蒸汽总是具有一定速度的这一情况出发，首次 考虑因蒸汽流速而产生的界面剪切力，建立了水平单管低压下冷凝 的数学模型。通过应用质量守恒方程、动量守恒方程以及能量守恒 方程，引入了新的准则数和表征蒸汽流速对凝结液膜影响程度的无 量纲数f ，得出了无量纲凝结液液膜厚度方程和当地热流密度方程， 并进行了数值计算，得到了凝结液液膜厚度及当地热流密度随圆周 角的分布规律。住分析温差时，将壁温沿管子周向的变化幅度包括 进来，进一步分析得到，蒸汽流速及沿管壁周向温度变化幅度对凝 结液液膜厚度的形成以及当地热流密度的变化所起的作用：凝结液 液膜厚度会随着圆周角的增大而变厚，当圆周角达到临界角度时， 凝结液液膜厚度突然增大；当地热流密度则会随着圆周角的增加而 减小，当圆周角接近n 时，当地热流密度趋于o 。斗 本文根据低肋槽管的特点，提出了种新的计算单根低肋槽管 低压下冷凝的数学模型。把肋片分为两个部分：液流区和溪流区。 对这两个部分分别进行流动与传热分析，然后进行耦合。临果表明 当肋高 b 卜r = 0 厚 磁 ，一一形。 、， 051 522 53 西 图7 蒸汽剪切力对无量纲凝结液液膜厚度的影响 以前的学者对光管的理论研究总是认为蒸汽剪切力对冷凝液液 膜厚度的影响极小，在计算时假设为0 。本文从光管的数学模型推 出方程( 3 1 1 4 ) 其中包含了蒸汽剪切力的影响，用m a t l a b 求解得 到了无量纲液膜厚度与圆周角的曲线如图7 所示。当忽略剪切力的 第3 3 页 影响时，j 与圆周角由的方程为： d 万1 2 3 3 6 ”f c o s #p d 击2 f & 3s i n 同样可以用m a t l a b 求出曲线如图7 所示。从图中的两条曲线可以看 出蒸汽剪切力对液膜厚度的影响不能忽略。当忽略剪切力时会使计 算的无量纲液膜厚度比不忽略剪切力时的无量纲液膜厚度大。即相 应的管壁冷凝液液膜厚度值偏大。 l r) b 。e _ r 2 0 1 ： 。t k e 毽 、嗨油 l 图8 蒸汽剪切力对无量纲热流密度的影响 从图8 中我们也可以看出，当计算剪切力的影响时的无量纲当 地热流密度比忽略剪切力时的无量纲当地热流密度的值大。这是因 为由于蒸汽的剪切力使液膜的厚度减小，相应的冷凝液热阻减小， 使得当地热流密度增大。这和我们经过计算所得到的趋势是一致的。 从图7 ，8 我们可以看出在光管计算中，剪切力不能忽略。 第3 4 页 当壅奎堂堡圭耋堡丝塞 3 2 光管管组的数学模型及计算 对单管的数学模型的计算只是为了便于理论分析，而在实际中， 冷凝器中的传热均以管组的形式出现，所以为了更接近于实际运行 机组中的应用情况，下面我们将对管组的传热情况进行分析。 由于冷凝器中的传热管数量一般比较多，所以在单管的数学模 型上，我们需要作进一步的假设： ( 1 ) 蒸汽均匀地在第一排管子上冷凝，管壁可以均匀全部地湿润； ( 2 ) 在管组中，由于每根管内冷却水的温度变化很小，因此假定每 根管内冷却水沿管长方向上的温度处处相等，且等于该管冷却 水进、出口温度的平均值，同时管内冷却水处于流动和传热的 充分发展区，可以利用管内冷却水的放热准则关系式来求解管 内冷却水与管壁之间的换热，进一步可以求得管外冷凝液侧的 放热系数； ( 3 ) 冷凝液沿上层管壁周向均匀，光滑地滴坠到下层管子上，液膜 脱离管壁后为自由落体运动。由于实际冷凝器内管间距很小， 液膜在和管壁碰撞后无飞溅，无能量损失； ( 4 ) 液膜保持层流运动，液膜从一根管子滴坠到下一根管子上的过 程，在沿整个管长上是相同的： ( 5 ) 传热管的排列方式为直排，各横向管排之间互不干扰，因此只 需计算每个管程中的一个纵列即可。 努谢尔特( n u s s e l t ) 对管束进行了最早的研究，冷凝液膜从最 上层管子流到第二层管子上，依次进行，一直到最底层的管子。下 层具有相对较厚的冷凝液膜的管子们的有效传热表面积比上层具有 较薄冷凝液膜的管子小。 第3 5 页 n 图7 冷凝器光管管柬的物理模型 我们根据单根水平圆管上的冷凝情况，建立有关的质量方程， 动量方程和能量方程求解第n 根管子的情况： 质量方程： 川k ，。= 珑瑟，+ 口 ( 3 2 1 ) 动量方程： 萨0 2 u + 如一p ，k s i n 妒= o ( 3 2 2 ) 能量方程：h i g m = 足了a t ( 3 2 3 ) 首先考虑第一层管子的情况，j 下如上一部分我们所分析的内容： 应用质量方程、动量方程和能量方程得： 质量方程： 动量方程 能量方程 小p 丢r “咖 矿0 2 u + ( p n k s i n 妒= 。 h s g m = k a 6 r 第3 6 页 ( 3 2 4 ) ( 3 2 5 ) ( 3 2 6 ) 相应的边界条件：y = 0 时，“= 0 y = 8 时，考专 则可求得速度：。：堑三旦地 芦 ( 3 2 7 ) ( 3 2 8 ) 卜讣吾y b z 而由舍科瑞拉德则( s h e k r i l a d z e ) 4 7 1 和高梅劳瑞( g o m e l a u r i ) 1 4 7 的计算公式得：靠= m 。u 。 根据潜流原理【70 1 ，当纯净蒸汽以速度u 。流过圆管时，其边界层 的边缘速度可以表示为：u 。= u 。2 s i n # 则r 。= 2 u 。m 。s i n # ( 3 2 1 0 ) 将( 3 2 6 ) 式代入( 3 2 4 ) 式可得： u= ( p p ，) g s i n f 却一翻+ l 。2 由公式可得： m ”= 瓦k a t 2 m 。u 。s i n 将( 3 2 1 2 ) 式代入( 3 2 4 ) 式，可得： m 。= 磋f 筹- 半y + ( p p ，) g s i n 4 ( 3 2 1 1 ) f 3 2 1 2 ) ( 咖一讣 吣专啼小岛 芈占+ 峭z m ， m ：p ( p - p v ) g s i u 妒3 3 + p u 。k a t s i n # 8 3 “h f j t 如刮华冉掣笋j j 3 筹却 l3 詹6 庸 m 卜4 。f 筹 学n 掣笋6 卜 第3 7 页 ： ：当变奎堂堡圭兰堡堡圣 对第一排管的全部管长考虑能量平衡：h j 譬m = 万一2 z r a t h兰=0197k r 生k a t r 型3 d + 笔h 笋p 占il6 1 i 根据努谢尔特( n u ss e l t ) 对水平圆管管束上的冷凝液的质量研 究可以知道，对每一根垂直排列的管子上的冷凝液满足公式： m 施7 3 ：m 兰一b 6 。，o 。= m 0 ，。+ 对于第一排管子： m ；，4 ，。r c k 。a 。t 庸r 堑兰学艿3 + 学占 j d 庐 对于第二排管子：州b , 2 ：磁+ 曰：2 b 依次类推，可以求得第n 根管子的凝结液质量m b ，；, n ：h b 考虑第n 排管子的整个管上的热量交换，则有： h 庸- m 。= 2 斌五n a t ( 3 2 1 4 ) h ( n d ) = i 1 = h i g a l ( n b 乒石 h ( k n d ) = 0 3 9 5 n r 坐k a t 型3 u + h 笋肛 k m 1i。“万2| | 第n 排管，即 - 一- 警- = 0 2 3 4 f ( 南 堑产+ 笋p 第3 8 页 山东大学硕士学位论文 换热系数万。与管子排数的四分之一次方n 月成反比，即： 一一! 一 h n = ( h ) 4 1( 3 2 15 ) 通过此计算分析，我们可以知道，当考虑到蒸汽剪切力时，垂 直排列的水平圆管管束的平均冷凝系数仍然满足努谢尔特 ( n u s s e l t ) 和科恩( k e r n ) 6 3 1 等作出的：i ：( ) i 一h l 规律。这种情 形是在忽略蒸汽对液膜自由落体滴坠的扰动以及沿管长方向液膜滴 坠是均匀而且相同的情形下得出的。而当考虑这些情况时，管束的 平均冷凝换热系数将有所增加。具体的增加的幅度及规律在本文不 予讨论。 第3 9 页 3 3 单根低肋槽管的物理数学模型及计算 3 3 1 基本假设及数学模型 一、传统基本假设及物理模型 低肋槽管翅片间隙很小，液体在表面张力的作用下滞留于两翅 片之间，将使得放热系数大大减小。但是整个肋换热面主要部分的 液膜很薄，热阻大大减小，整体换热系数会增大【5 0 5 l 5 ”。 翅片间隙很小时，凝结液流动同时受重力、粘性力和表面张力 的支配，而表面张力可能起到主要作用。对于目前工业上常采用的 低肋高，小节距的肋管，表面张力对液体的流动影响很大，其作用 有时甚至会是重力的十几倍到几十倍。考虑到表面张力对肋管冷凝 换热的影响的双重性，可以把肋管的冷凝部分分成两个部分考虑： 一个是管子上半部分的换热；另一个是管子下半部分的换热。 0 图8 计算坐标的选取 对于管子上半部分可以建立相关的物理模型 z 方向为相邻翅片构成的槽道方向；x 方向为以翅片顶点为原 第4 0 页 ：当奎奎型堂堡篁苎 点，沿翅片表面与z 方向垂直的方向；y 为翅片表面的法线方向。 低肋槽管管外冷凝液的流动由膜状流动和溪状流动两部分组成，相 应的沟槽横截表面可以分成两个区域：膜状流区和溪状流区。微槽 铜管外，冷凝液的流动主要受表面张力所支配，受重力的影响很小。 在建立数学模型时，为研究方便，对膜状流区与溪状流区的冷凝与 流动作如下基本假设： ( 1 ) 膜状流区只有沿翅片表面x 方向的流动，溪状流区只有沿 槽z 方向的流动，且均为稳定的层流： ( 2 ) 凝结传热区为膜状流区，冷凝液属层流流动，沿肋高方向， 由表面张力引起了沿x 方向的压力梯度： 如盯c o s 口 袁一s 1 + , g e t h 副伽盯； 在侧壁上，流动过程中受到的表面张力及重力作用，冷凝液沿 径向流动，可以按倾斜壁面上的膜状凝结换热理论计算。溪状流区 由于液膜较厚，面积较小，可忽略其换热； ( 3 ) 管壁温度沿管长不变，蒸汽过热、过冷以及剪切力的影响忽 略不计，冷凝液的物性为常数； ( 4 ) 肋根部分冷凝液的环向流动完全由重力和粘性力引起，流动 处于层流状态。 ( 5 ) 肋的温度与管壁相近，温差r = a t ( 1 一a c o s 妒) ，为了简化计算 可以假定温差为a t = 一l ) ： ( 6 ) 蒸汽为纯净水蒸汽，且处于自然对流状态，忽略它对冷凝液 流动产生的剪切力作用； ( 7 ) 不考虑液滴下坠时与蒸汽发生的传热； ( 8 ) 忽略峰顶的冷凝换热，认为槽峰无液膜厚度； ( 9 ) 忽略蒸汽浮力的影响。 第4 l 页 山东大学硕士学位论文 对管子下半部分的分析 凝结液在重力的作用下沿管子上的横槽流动，在管子的下方由 于凝结液的增加，最终会使凝结液完全淹没管上的槽形成凝结液在 那里的积存，造成那里的换热的恶化。波洛夫科夫( b o r o v k o v ) 【”l 在他对低肋槽管的研究中就提出了淹没角的概念，他认为在这个角 度中不存在任何的换热。但是他只是假定这个淹没角的度数是6 0 。， 他在论文中提到这种假设的角度与实验的结果符合得很好，但是没 有给出实验数据或者实验图线来证实他的结论。我本人认为人为假 定淹没角的度数，就会使得理论计算带有一定的主观因素，在这一 点上，波洛夫科夫( b o r o v k o v ) 模型中关于淹没角的理论就不太令 人满意。在本篇论文中我将借用他关于淹没角的概念，通过理论的 计算得出淹没角的关系式。 图9 横槽管计算模型及坐标选取 由以上的假设，建立各部分流体流动的微分方程。肋壁作倾斜 平板处理。由粘性流体的n s 方程可得： 第4 2 页 p 老= 矿一g r a d p 妒v 2 “ ( 3 3 1 ) 由于速度较小，惯性项可以忽略，可知：p i d u = 。 所以n s 方程可以化简为： 边界条件 其中压力梯度： a2 u 如 萨2 玄 y = 0 “= 0 y ：6 ，孚：0 叫 塑：二! ：! ! ! 旦：州 娶：上( 氅y + c o y ua x 将边界条件代入( 3 3 5 ) 可得： 塑：三( 一尘) ( 艿一y ) o y “、d x 一 “= 土f t 一划a x ) k a x 咖一讣c ： “= 一1 一一n 鲫一一l + 乙， z 代入边界条件可知：c 2 = 0 “= 去( 一考 卜了7 2 平均流速 石= 吉f “咖= 吉r 去| _ 到( 咖一譬p = 象卜剖 则在任意位置可以求出通过微元段凼的凝结液质量： d m = 2 p 瓶= 等旧删 ( 3 3 2 ) ( 3 3 3 ) ( 3 3 4 ) ( 3 3 5 ) ( 3 3 6 ) ( 3 3 7 ) ( 3 3 8 ) ( 3 3 9 ) 、 坐壅奎堂堡圭堂堡墼塞 螨量守恒方程：k 咖= 等栅 如：丝出幽 巧 冷凝液的质量可以表示为：咖：p 丛；掣出凼 a x 由质肿叵关勰枷p 掣3 卷枷 将i = 竺3 t l 塑d x i 代入上式得： 即 边界条件为： 川( 制胁t h 庸j 删_ 耋8 3 d 6 = k a t d x 硇如叫剖 彩4 2 捅p 。“i l d 6 如葫p 工 “自l i 因此可以得到冷凝壁面上的液膜厚度与x 的关系： 第4 4 页 ( 3 3 1 0 ) ( 3 3 1 1 ) 、 占o ) = 4 t k a t 川庸幽 在肋壁与圆环流隙问的边界关系： h b 2 面 则： 瓯= 4 u k a t 叫剖 b = ( 等 i 叫，：( 3 3 1 2 ， ! 坐! 叫昝s 口 咖= 等旧劂( 3 3 13dx ) 3 il 7 由于假设凝结液流动为层流，且在环流区内表面张力可以忽略 不计，仅有重力和粘性力的作用。在d s 微元段内，根据势流伯努利 方程可得： 国d o ) = d z ( 3 3 1 4 ) 其中：为凝结液沿环形壁面的流动速度， _ 为沿程阻力驴旯毒，等， 为阻力系数：旯= 可6 4 h = 警， 第4 5 页 =：= ：= 当壑堂堡圭堂堡篁塞 啪当量托小燃2 等劫s i 们 将以上各表示式代入( 3 3 1 4 ) 式得 d =? 尝_ s i n d s b 2s i n 2 0 口g ( 3 3 15 ) 因为凝结液的速度很小，可以用数量级比较的方法对( 3 3 15 ) 式进行 化简： ：型尘堕! 蜓呈 8 “ ( 3 3 1 6 ) 6 2 俨熊警c o s ( 3 3 1 7 ) d f 咖= d ( 塑掣 簪业n 如+ 6 4 c o s 彬妒) ( 3 3 18 82cos#82 c o s o ) 【 j 、 7 “ 7 由于传热区与液流区的凝结量变化相同，所以有 丝3 2 博d x 耻笔8 pc 业o s 0 n 如+ 6 4 c o s 彤妒) li 、 ” d b d 西 a f - 妾p 一a 彤c 。s 臼- r 3 9 p s i n 3 0 一b 4c o s # 4 b 3s i n 西 d b ：c ( h - 。b ) * - b 4 c o s # d西4b3 s i n e 1 6 - 睾p 一6 ) 3 , c 。s 口壤 其中：c ：上查 ： 3 9 p s i n 3 0 第4 6 页 ( 3 3 19 ) 蓍j 唑即 熊 p = d ： 彤 量 = 结 m 凝 当变奎兰堡圭兰堡墼奎 在o w 啸内，凝结液导热量坦= 半出凼 q = 2 挚a s 凝结换热量：q = a t d s 2 x b 二者相等，则可以求出：0 距离内出段的平均换热系数 口。= 专r 6 吉出= 专r b 。一；出= 4 2 j 4 k 2 了 吆柽1 4 1 t k a t x 6 咖卧。s 似3 4 1 丛t 。予 f 3 3 2 0 ) 考虑到淹没角的情形： 一2 m = 否1 。f a o d o = 万1f _ 击d p ( 3 3 2 1 ) 第4 7 页 媸一 ，l 丝砜 巧 k 。， 6一 1，j ：= 当壅丝堡圭耋堡篁塞 用m a t l a b 求解方程( 3 3 19 ) 可得圆周角与b 的关系： 1 o9 o8 o7 o6 do5 o4 o3 o2 o1 0 l + a = ol 蓄 l l i 1 0010203o40506o708091 x1 0 。9 8 图1 0 槽管圆周角巾与b 的关系曲线 由图1 0 可以看出在强化管的肋高较小时，凝结液液膜在换热管 顶部即已淹没肋高。在这种情况下表面张力的作用可以忽略不计。 由此可见，凝结换热的分区理论与实际情况有较大的差距，传统的 物理模型已经不再适用，所以我们把流动分为两层再做分析。 第4 8 页 坐奎奎堂堡圭堂堡丝塞 二、新的凝结分层理论的提出及计算 基本假设： 低肋横槽管的肋片形状一般为等边三角形，肋片高度为 0 2 0 5 m m 之间，由于肋片高度较小，在蒸汽流过管外时，液膜即可 完全淹没肋片。为了对低肋横槽管的传热机理进行研究计算，我们 假设： ( 1 ) 肋片高度较小，整个肋片均在液膜的覆盖之下； ( 2 ) 流动区域分成两个部分：外层和内层。三角形流道之内的区 域定义为内层，把三角形流道之外的区域定义为外层。内层在肋片 之问流动，而外层在肋片外部形成液膜，两部分流体的流动速度分 布、温度分布是连续且光滑的。 ( 3 ) 管壁温度沿管长不变，蒸汽过热、过冷以及剪切力的影响忽 略不计，冷凝液的物性为常数； ( 4 ) 肋根部分冷凝液的环向流动完全由重力和粘性力引起，流动 处于层流状态。 ( 5 ) 肋的温度与管壁相近，温差，= a t ( 1 一a c o s ) ，为了简化计算 可以假定温差为a t = 盯r 一) ： ( 6 ) 蒸汽为纯净水蒸汽，且处于自然对流状态，它对冷凝液流动 产生剪切力作用； ( 7 ) 不考虑液滴下滴时与蒸汽发生的传热； ( 8 ) 忽略峰顶的冷凝换热，认为槽峰无液膜厚度； 在内层只考虑沿槽z 轴方向的流动，且流速相对较小，流动为 稳定的层流流动，内层中重力影响起决定性的作用，表面张力的作 用可以忽略。因此只存在着粘性力与z 轴方向的重力作用之间的平 衡，我们可以通过一些假设，运用理论分析的方法求解：而外层的 流动和传热情况和光管的情形相似，可以用数值计算的类似方法求 解；在两个区域的交界面上用二阶耦合法使其速度、温度分布保持 第4 9 页 山东大学硕士学位论文 连续和光滑过渡。 外层的计算模型 在外层中，与蒸汽相接触进行换热的情况与光管的情形相似； 而最里面一层的情况是具有一定的流速、温度的冷凝液，并且在内 层与外层之间存在着质量与热量的交换。因此，在这一区域的最早 层的边界条件和光管壁面处的边界条件不同。 jiy l 、 a 一 嵝 司 一1春 j 垓么鐾 z z 1 钐形勿 一 冷却水t b 图1 1 内外分层示意图 假设水平的管道沉浸在饱和蒸汽中并且蒸汽的流速不变为u ， 管壁温度恒定并且低于饱和温度，则在壁面上就会发生冷凝形成膜 状凝结，冷凝液在重力和压力梯度的作用下顺管壁流下。 质量方程、动量方程、能量方程以及相应的边界条件为： 质量方程 动量方程 m 。= p 丢卜砂 ( 3 3 2 2 ) 雾+ 。嘞) g s i n 倒 第5 0 页 ( 3 3 2 3 ) 能量方程 k 川。= 足而a t 相应的边界条件： y = 时，“= u 。 y ：耐，_ 0 u ：生 卵“ 由方程( 3 3 2 3 ) 可知： 鲁：垃型g s i n o v “ 解方程，得呈：鱼趔g 。i n c a y 代入边界条件( 3 3 2 6 ) ，得： 宴乙：幽g 。i n 占+ c 咖 。 c l ：旦+ 必gs i n 万 硅p 进一步求解得 _ o u ：垃卫照业p y ) + 量 o yj “= 学( 旁一擘2 心川： l 。 ( 3 3 2 7 ) 代入边界条件( 3 3 2 5 ) 可知： c 2 = u 0 一半卜舟吾 “izj“ 其中u 。为内层与外层交界面上的流速，根据伯努利方程，求解内层 流速， 则由( 3 3 1 4 ) 分析可得： “。= 笪堂警 则可求得速度： 第5 l 页 i 4 5 6 2 2 2 3 1 j 3 3 3 3 ； 坐壅查堂堡圭堂堡篁塞 。：。+ 鲤卫监型 卜譬一矾+ 钟抄h ，b s z s ， 而由s h e k r i l a d z e 和g o m e l a u r i 的计算公式得：= m 。u 。 根据潜流原理，当纯净蒸汽以速度( ，。流过圆管时，其边界层的 边缘速度可以表示为：u 。= u 。2 s i n 妒 则 如= 2 u 。m ”s i n 将( 3 3 2 9 ) 式代入( 3 3 2 2 ) 式可得： “：“。+ ( p - p v ) g s i n 由公式可得： ( 3 3 2 9 ) ( 咖等甘等产伊h ，s ， ， k a t 2 而 将( 3 3 3 0 ) 式代入( 3 3 2 2 ) 式，可得 k 色tdp hk a t 西可瓦邓磊l ( 8 - h ) h g 由= 素可得 p d ，触r u 。 r d 母、 j u h j 鱼二垣! 堕生 2 u 。s i n 妒 h ( p p ，) g s i n b ( y h 协 f ，y 2 。 i 咖一了巧 ”p e n 2 s i n d s i n 2 0 8 p 业协3 h ) h + 堡k 2j 。 f b 3 3 h n 塑占斟t l g h2 s f i n 2 0 3 223 s i n 胁h ) 】 ij8 一 “ 令一6 - 。h 、p 匹d 。= 等厄， 第5 2 页 一 一 山山 d一出d一出 d d + + 铣 一p 当奎奎兰堡圭童堡堡塞 f = 去，以= 警 = 监亭业 小苦厄，g = 鼍篆竽 则有液膜厚度的无量纲数占+ 与圆周角的关系式： = z 占+ 品卜妒p - z + f b 矿一鲁铲一等占+ s i n + g 右1 占+ s 叫 当地热流密度为：g = 了k 石a t 引入无量纲数g 2 等( 脚) = 古 石= 去f 础= r g 警 根据n u s s e l t 理论：m ：詈：簪 ( 3 3 31 ) 我们可以求出屯以上角度范围内的平均努谢尔特( n u s s e l t ) 数瓦： 瓦：堡 。 足丁 帆r 。2 = 产1 却 j 万i 第5 3 页 ( 3 3 3 2 ) ( 3 3 3 3 ) 3 3 2 槽管的计算方法及计算数据 计算过程中，依据实际冷凝器的工作压力，取冷凝器的压力为 9 5 8 17 k n m 2 。水蒸汽和冷凝水的物性如下表2 所示： 表2水蒸气和冷凝水的物性参数 、 工质 、 水蒸汽冷凝水 物性参数、 冷凝压力( p a ) 9 5 8 1 7 e 39 5 8 1 7 e 3 饱和温度( ) 4 54 5 密度( k g m 3 ) 0 0 6 7 0 99 9 0 1 定压比热( k j ( k g 1 ) 1 8 9 2 04 1 8 0 5 导热系数( w ( m 1 ) 0 0 2 0 90 6 4 1 动力粘度( k g ( m s 1 ) 9 8 2 1 e 66 0 1 1 5 e 。6 普朗特数 0 8 8 93 9 3 汽化潜热( k j k g ) 2 3 9 4 8 表面张力系数( n m ) 6 8 7 7 e 一3 冷却水的进口水温为3 2 ，出口水温为3 8 。传热管内径为 l4 m m ，外径为1 6 m m ，槽深为0 5 m m ，槽间距为0 5 m m ，槽顶角为6 0 度，管长为5 5 0 m m 。 在这一部分的讨论中，我们主要是针对求得的无量纲数的方程 来讨论蒸汽的流速、壁温的变化幅度，对液膜沿管子周向分布的影 响。 注：本文所有程序及计算、绘图过程均采用m a t l a b 5 2 7 8 , 7 9 1 进 行，需要m a t l a b 5 2 及以上版本的软件才可保证顺利运行。 第5 4 页 v 碧 4 + f ：1 5f 矿一 2 e _ f = f 黻 1 1 1 8磁 1 6彩 j 兰身豸虿 v ￥一 pvv ) 2 0o5152253 妒 图1 2槽管圆周角由与6 的关系曲线 从图1 2 中可以看出，随着圆周角毋的增加，占沿着管子的周向 逐渐变大，即冷凝液液膜厚度也会随之增加。当，mo 9 万时，液膜 的厚度趋近于无穷大。 随着f 的增加，6 增大，也就是说当蒸汽流速减小时，冷凝液 液膜也会随之增加。 第5 5 页 0 0 0 o 。 吣 、 l _ 一 f ：1 5 卜叶 、 一f ：1 0 * _ * n ， f ：5 心念 k 飞 心 。 | - 多 图13 槽管圆周角巾与q + 的关系曲线 从图1 3 中可以看出，随着圆周角