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气液两相流现象在自然界和工业生产等领域中大量存在。喷水室中的气液质量与能量交换是一种典型的气液两相流。本文主要从理论上研究喷水室中气液两相流的热湿交换情况,利用热力学理论分析这一热交换现象。
在分析两相流的现有研究成果的基础上,对喷水室及其相关参数进行了详细的介绍。并对两相流双流体模型进行了数学分析。介绍了双流体模型的构造思路和使用范围。为了简化研究过程,对两相流局部瞬时方程进行时均处理,推导出平均方程。为了获得可解的方程组,对平均方程进行了雷诺分解和加权平均。相间作用是两相流研究中一个非常重要的关键问题。迄今为止,两相流相间作用问题仍未很好得到解决。对相间作用力的本构关系,目前采用模型化方法求解。对两相流平均方程中的相间作用项,要利用模型化的方法处理,使方程封闭。
对喷水室两相流进行理论分析。通过量级分析得出在喷水室气液两相流的气液两相能量交换过程中,对气液两相能量交换影响最大的就是焓变化率和质量传输引起的能量交换(即汽化潜热)。经参数量级分析后,考虑到喷水室两相能量交换特点时,重点分析喷水室中焓变化率和质量传输引起的能量交换两个参数,其它各项均可忽略不计,简化了分析过程。本文在移动坐标系下对顺流式水.空气处理系统进行分析研究,推导出喷水室两相流的理论方程。利用分析解法和数值解法计算了单个液滴在喷水室中运动的温度变化情况。
用实验数据与理论结果进行分析比较,得出当喷水压力小于1.57bar时,实验结果与理论结果吻合的相对较好,误差小于6%;但当喷水压力大于1.57bar时,实验结果与理论结果则产生了较大的误差。为弥补这一误差,当喷水压力大于1.57bar时,对理论公式进行修正,经修正后,实验结果与理论结果吻合良好。