带有缓冲罐的传热管两相流动与传热特性分析

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dashunyy
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传热管为工程应用中解决热量交换问题所需的基本元件,而传热管所处系统的负荷及压力的动态变化对传热管的寿命及系统安全带来了极大隐患。缓冲罐可减小因载荷突然变化对系统产生的危害,降低系统能耗,维持系统压力稳定。因此对加有缓冲罐的传热管的两相流瞬态参数研究对于提高热交换系统的安全性有重大意义。  本文以H.T.Liu的实验台为基础建立传热管两相流动与换热物理模型。以漂移流理论为基础建立了数学模型,基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建了仿真模型。通过H.T.Liu的实验数据与稳态仿真数据的对比验证了模型准确性。分别进行了稳态及动态工况下的仿真,探究了传热管的流动与传热规律。并比较有无缓冲罐对传热管流动与传热的影响。  本文将加热功率为800W,质量流量为9.06g/s,而流体入口温度分别为-10℃、0℃、10℃和23℃四种工况下稳态仿真得到的总压降值与实验值进行对比,最大误差小于5%,验证了模型的准确性。在不同电加热功率、不同流体入口温度及不同质量流量的工况下进行稳态仿真。得到各流动参数的变化规律。在对传热管动态流动换热的研究中发现热流密度较低时系统更稳定。对比有无缓冲罐的传热管在质量流量阶跃变化时的仿真数据,有传热管时压降的响应时间减少了5.3s,振幅降低了0.95kPa;截面含气率及质量含气率的响应时间也分别减少了14s和12.5s;观察在质量流量和流体入口温度阶跃变化时的仿真数据,发现有缓冲罐时各两相流参数对阶跃变化的响应时间及振幅更小。  综上所述,本文建立的仿真模型成功模拟了带有缓冲罐的传热管两相流动瞬态参数变化,对改善传热管的安全性有重大意义。
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