毛细抽吸两相回路蒸发器管内流动的理论分析

浙江学学报工学版Journal毛细抽吸两相回路蒸发器管内流动的理论分析牟其峥，屠传经浙江大学能源工程系，浙江杭州310027态进行了数值计算，分别得出汽液相流体的速度压力的分布，并对系统过程进行了理论分析，为试验研究提供理论依据。

10乙蒸发器的工作原理，乙的组成由组平行的蒸发器，冷凝器，蒸汽液体联管，储液器和相应的辅助设备组成。蒸发器从外界吸收热量，使内部工质受热蒸发，产生的蒸汽经蒸汽联管进人冷凝器，并在冷凝器内凝结为液体，放出热量。凝结后的液体经液体联管重新回到蒸发器内，并以此种形式在回路内往复循环不已。其循环的动力来自蒸发器内的毛细结构所产生的毛细抽吸力，因此蒸发器就成为01的关键所在。

在反向式毛细芯结构中，其中间部分为蒸发器的进液通道，液体工质自其中流动，蒸发器内壁开有均匀分布的轴向槽道，与槽肋相接触的是由不锈钢丝网绕成的柱面，其余空间则灌满了玻璃小球。蒸发器内径为18，1外部为衫6，1外接正六边形，吸液芯由200目层丝网卷绕而成，蒸汽通道近似为2.5爪，2.5，正方形槽，蒸发器长度为300 2蒸发器管内流动的数值计算2.1数学模型的建立假设蒸发器管内流动为维稳态，忽略重力作用，汽液两相工质为常物性且不可压缩，蒸发器横截面上只存在径向流动，液体通道内充满液体，器壁外面上为等热流密度的热负荷。在毛细芯结构内存在复杂的两相流动，这里将芯内汽液交界面附近很小厚度的蒸发区看成具有恒定饱和温基金项目国家863计划资助项目86324313度的界面，认为在系统正常运行下汽液交界面在径向位置没有变化，蒸汽液体和蒸发器壁通过这个交界面进行换热。这样，整个蒸发器管内流动和传热计算可划分为个单相区域分别计算，即液态区多孔介质区汽态区和器壁区，2.蒸发器在相对于其介质的正常工作温度区工作时，液态区所用的计算模型与汽态区相类似，而由于蒸汽压力较高，密度也较大，蒸汽流速不大，也可将其看作不可压缩流体，故汽态区和液态区的动量微分方程为连续性方程边界条件在多孔介质区内的汽液交界面处，不考虑汽相流体与液膜之间的摩擦影响，两相流体之间无扣变现象发生，且多孔介质内完全充满液体，忽略对流换热和重力作用等，则有动量微分方程连续性方程边界条件；叫偏微分方程，5是许多连续物理系统的计算机分析或模拟的核心所在，本论文采用有限差分法将，5化为线性方程组的形式，进行迭代计算。考虑到有限差分计算的特点和精度要求，在编程计算时，对偏微分方程做了些近似处理，如线性化近似，阶偏微分的近似等。

3结果分析与讨论汽液相流动规律的分析蒸发器液相工质的径向速度几乎没有变化，轴向速度呈指数曲线下降的变化规律。压力变化趋势也近似呈直线分布由此可认为液相流体处于层流流动状态蒸汽工质的速度，在径向轴向0〃上的变化都大于液体工质。但就其分布规律而言，仍为抛物线状，而沿流动方向是指数曲线递增。压力变化在轴向虽明显大于液相，但同样具有规律性由此可认为汽相流体也处于层流流动状态。

在多孔介质中液体工质的径向速度〃轴向速度。的分布规律是沿管径和管轴方向01略有递减，在，细芯内液体处于汽液相之间，受其边界影响和自身特性决定，其变化趋势与液体蒸汽工质应有所不同，但仍具有明显的规律性，沿径向和轴向均近似直线状态分布，没有出现大的速度波动。说明在本计算范围内多孔介质内的流动是个典型的75流。

影响因素由3可知随着热负荷0的增加，当设点温度了不变时，则使得质量的传递增大，即流体的循环速率加快了，因此造成液体蒸汽工质的速度随着，的增加而增大。而由4可知当热负荷保持定，随着设点温度的升高，物性参数的综合效应增大，而使流体的速度增大。但比较而言，热负荷对速度的影响远远大于设点温度对速度的影响。虽然般把物性参数作为温度的单值函数来看，但由于物性参数数值随温度的升高而有增有减，这就使得温度对速度的影响不够明显。

而无论温度的升高还是热负荷的增大，多孔介质内工质的流速虽随之略有加快，但没有明显的变化，始终保持定的数量大小和定的变化趋势。在低流速下，10，在压力项中，毛细力是其核心作用力，对润湿流体其饱和度达到某数值后，则饱和度应为定值，此时可对应着个很大对速度的影响就现不出了。

□400以液相，800双液相；△400界汽相；父800界汽相200汽相，30，浩，嗤即在液相和汽相区内了的影响，=400切，Fig.4Effectofsettemperature 4结论综上所述，稳态下的，1流动。不论是液态区汽态区还是多孔介质区，都完好地落在层流流动的范畴内，且径向速度远远小于轴向，在多孔介质区为典型的，375流，现出具有稳定的流动特性。随着影响因素热负荷，和设点温度了的变化，流动特性也呈定的连续性变化趋势，没有出现阶跃或波动情况，且在热负荷100，800评，设点温度20，30 1的变化范围内，随着07的增加，流动特性渐趋稳定。另外，按本文的流动分布规律所完成的温度场分布计算，与试验值相比较，具有较好的致性，从而证实了本计算的可信性。

张加迅。毛细抽吸两相回路的试验分析，3.哈尔滨哈尔滨工业大学动力系，1996.

责任编辑陈波