14612.t形管內(nèi)有機工質(zhì)氣液兩相流相分離數(shù)值模擬及實驗研究

1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文T形管內(nèi)有機工質(zhì)氣液兩相流相分離數(shù)值形管內(nèi)有機工質(zhì)氣液兩相流相分離數(shù)值模擬及實驗研究模擬及實驗研究NumericalSimulationExperimentalStudyoftheVapliquidTwophaseSplitfganicWkingFluidinTJunction一級學(xué)科：動力工程及工程熱物理學(xué)科專業(yè)：動力工程（熱能）作者姓名：張晶指導(dǎo)教師：趙力教授天津大學(xué)機械工程學(xué)院二零一五年十二月I中文中文摘要摘要

2、在有機工質(zhì)熱力循環(huán)系統(tǒng)中，氣液兩相工質(zhì)的分離往往是必不可少的，因此氣液分離器在熱力循環(huán)中具有廣泛應(yīng)用價值及重要性。在眾多不同結(jié)構(gòu)、不同原理的氣液分離器中，T形管相比其他氣液分離器具有結(jié)構(gòu)簡單，緊湊性強，易與系統(tǒng)集成，成本低廉等優(yōu)勢，并已被證明其有效性，因此是一種較有前景的分離裝置。本文以T形管內(nèi)有機工質(zhì)氣液兩相分離作為研究對象，旨在了解并建立T形管內(nèi)相分離相關(guān)理論以及數(shù)學(xué)模型，明確T形管作為氣液分離器的分離性能，研究T形管相關(guān)參數(shù)對T形

3、管相分離性能的影響。因此本文從數(shù)值模擬及實驗研究兩個角度對T形管內(nèi)有機工質(zhì)相分離進行研究與分析。由于T形管內(nèi)相分離受入口流型的影響很大，因此本文首先對一種特定的流型環(huán)狀流在T形管前端的直管段內(nèi)的流動情況進行了數(shù)值模擬建模工作，模型考慮環(huán)狀流中液滴的夾帶和沉積作用，利用CFD方法對直管內(nèi)環(huán)狀流動進行數(shù)值模擬工作；隨后，本文接著對順流型T形管內(nèi)有機工質(zhì)環(huán)狀流相分離建立了數(shù)學(xué)模型進行數(shù)值模擬工作，模擬中利用歐拉模型對氣液兩相流進行描述，同時考

4、慮相間阻力的作用；然后，本文又針對作為有機工質(zhì)氣液分離器的豎直撞擊型T形管的相分離性能進行了實驗研究。實驗工質(zhì)為R134a和R245fa，實驗中利用高速攝影儀拍攝了T形管上出口流型，獲得了上出口霧狀流到攪混流的流型轉(zhuǎn)變界線，與此同時實驗研究了不同T形管入口干度以及入口質(zhì)量流量對出口參數(shù)、氣相分離效率、液相分離效率的影響；最后，本文嘗試推斷了豎直撞擊型T形管內(nèi)有機工質(zhì)相分離的相關(guān)理論及數(shù)學(xué)模型。全文主要結(jié)論如下：（1）直管內(nèi)環(huán)狀流數(shù)值模型

5、能夠較好的預(yù)測環(huán)狀流相關(guān)參數(shù)以及各參數(shù)隨入口參數(shù)的變化趨勢。（2）順流型T形管的相分離數(shù)值模型能夠?qū)形管側(cè)管液相質(zhì)量流量比LF在0.2到0.6之間的工況給出較好的分離參數(shù)預(yù)測值。（3）對于順流型T形管相分離而言，有機工質(zhì)間的差異以及飽和溫度的變化對相分離參數(shù)的影響較?。籘形管入口質(zhì)量流速對相分離參數(shù)的影響較大。（4）對豎直撞擊型T形管內(nèi)有機工質(zhì)氣液分離效率進行的實驗研究中發(fā)現(xiàn)：T形管入口處于小流量及小干度情況下，T形管上出口處于霧狀流