娄晓博,凌长明,李儒松,陈明丰

• 1:广东海洋大学机械与动力工程学院
• 2:广东海洋大学深圳研究院

摘要(Abstract)：

【目的】考察脉动气流掠过沸腾水面时,流动参数对水分蒸发效果的影响,探究脉动气流强化蒸发过程的机理。【方法】建立二维物理与数学模型,采用商用软件ANSYS FLUENT 14.5进行数值模拟,研究正弦脉动气流掠过沸腾水面时水分的蒸发情况,分析一定蒸发时间内脉动气流的振幅、频率、气流速度以及温度对水分蒸发的影响。【结果】相比于匀速气流,气流脉动时沸腾表面水分的相对蒸发量提高了约50%;脉动气流的相对振幅从0增加至1.0时,沸腾表面水分的相对蒸发量提高了约1.8倍;脉动气流的频率从0 Hz增加至110 Hz时,沸腾表面水分的相对蒸发量呈现出先增加后减小的变化;气流速度从4 m/s增加至10 m/s时,沸腾表面水分的相对蒸发量提高了约15.3倍;脉动气流的温度对沸腾表面水分蒸发的影响不明显;气流脉动时,水分蒸发速率呈周期性变化。【结论】脉动气流周期性地对水面水蒸气浓度边界层进行扰动,强化了水面的对流传质,从而促进了水分蒸发。

关键词(KeyWords)： 脉动气流;水分蒸发;相对蒸发量;数值模拟;沸腾表面

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 广东省科技计划项目(2016A010104021、2017A010104011、2017A050506054);; 深圳市科技计划项目(JCYJ20170306162116012);; 广东海洋大学动力工程及工程热物理重点学科建设项目(52130600801)

作者(Author): 娄晓博,凌长明,李儒松,陈明丰

参考文献(References)：

• [1]王世昌,周清,王志.海水淡化与反渗透技术的发展形势[J].膜科学与技术,2003,23(4):162-165;171.
• [2]解利昕,李凭力,王世昌.海水淡化技术现状及各种淡化方法评述[J].化工进展,2003,22(10):1081-1084.
• [3]贺小华.薄膜蒸发器蒸发过程数值模拟及其CAD系统开发[D].南京:南京工业大学,2005.
• [4]马空军,黄玉代,蔺何,等.声场强化溶液蒸发的效果及机理[J].声学技术,2008,27(3):375-380.
• [5]尹婷,吴高杨,聂万胜.压力振荡环境下液滴蒸发动态响应特性研究[J].火箭推进,2015,41(4):19-28.
• [6]李倩.旋转超空泡蒸发器叶片参数优化的数值模拟研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2015.
• [7]李国能,项忠晓,郑友取,等.层流中脉动气流横掠平板强化传热[J].化工学报,2012,63(6):1717-1722.
• [8]冯自平,郭烈锦,陈学俊.卧式螺旋管压力降脉动瞬态及时均传热特性研究[J].核科学与工程,1998,18(1):1-7.
• [9]韩占忠,王敬,兰小平.FLUENT:流体工程仿真计算实例与应用[M].2版.北京:北京理工大学出版社,2010:20-22.
• [10]闫晓惠,陈新,李华煜.基于标准和Realizable k~ε湍流模型的阶梯式溢洪道流的数值模拟[J].水利科技与经济,2015,21(10):29-31.
• [11]段磊.通气空泡多相流流动特性研究[D].北京:北京理工大学,2014.
• [12]潘瑜芬.被动蒸发冷却风洞温度场模拟与实验研究[D].广州:华南理工大学,2005.
• [13]陶文铨.数值传热学[M].2版.西安:西安交通大学出版社,1988:347-353.
• [14]翟明,董芃,王希影,等.圆管湍流脉动流动与换热的数值模拟[J].中国电机工程学报,2009,29(20):85-91.
• [15]蒋翔,朱冬生,吴治将,等.立式蒸发式冷凝器传热传质的CFD模拟[J].高校化学工程学报,2009,23(4):566-571.
• [16]杨卫卫,何雅玲,陶文铨,等.凹槽通道中脉动流动强化传质的数值研究[J].西安交通大学学报,2004,38(11):1119-1122.
• [17]FRAENKEL S L,NOGUEIRA J A H,CARVALHO JR J A,et al.Heat transfer coefficients for drying in pulsating flows[J].International Communications in Heat and Mass Transfer,1998,25(4):471-480.
• [18]HOMMEMA S E,TEMPLE K A,JONES J D,et al.Heat transfer in condensing,pulsating flows[J].International Journal of Heat and Mass Transfer,2002,45(1):57-65.
• [19]孙腾.海水淡化浓盐水制盐过程的模拟和优化设计[D].青岛:中国海洋大学,2015.
• [20]高习群.气液界面传质机理与强化[D].天津:天津大学,2008.