目前,针对螺旋管内冷凝板式换热器模拟研究的文献比较少,但对于水平管、倾斜管内冷凝板式换热器换热的研究较多。S.Lips等人综述了倾斜管内冷凝换热特性,包括气液两相流流型、压力降、传热模型,发现倾角对换热系数有影响,在某些情况下,存在一个使换热系数最大的最佳倾角。H.S.Wang等人报道了不同尺寸的矩形、三角形、圆形截面小通道内膜状凝结换热的理论分析,内容涵盖了不同流体的不同质量流率、干度,液膜按层流考虑,气相流动采用一维动量方程、界面剪切力模型进行计算。Y.Zhang等人采用VOF多相流模型(VolumeofFluid,一种能够追踪气液相界面的多相流模型)模拟研究了内直径为3mm圆形通道内的水蒸气的冷凝换热,流体质量流率为1.4kg/(m·s),气液相均按层流考虑,忽略重力的影响,表面张力考虑为主要作用力。E.D.Riva等人采用VOF多相流模型对圆形、矩形截面小通道内R134a冷凝换热进行了一系列的模拟,对重力、表面张力、湍动等因素对冷凝换热的影响分别进行了分析,流体干度范围在0.4—1.0,模拟出的流型均为环状流,未考虑液滴夹带情况。
上述模拟研究主要针对小通道(内直径范围在0.2~3.0mm),考虑的干度范围有限,流型种类较少。而对于常用板式换热器(如壳管式换热器、绕管式换热器、翅片管换热器等,常规内直径范围在6~20mm),较大流体干度范围和更多流型种类下的冷凝换热特性的模拟研究则鲜有报道。本文采用模拟方法,对绕管式换热器部分螺旋管内丙烷的冷凝换热及沿程阻力特性进行研究。
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