过热蒸汽饱和器的研究与设计

摘要

本文着重研究了过热蒸汽饱和器内两相流动换热机理，尝试将单个水珠的微观蒸发过程与宏观的流动传热特性联系，在其中架设桥梁，以更好地了解过热蒸汽饱和器内(混合管)过热度的变化规律及其主要影响因素。 首先，从单一水珠角度探索分析蒸发模型。基于热质交换原理，从微观角度研究水珠蒸发模型，并系统比较了两种不同相际传热方式对水珠蒸发速率的影响。分析结果表明：对流换热方式下的蒸发速率要比导热方式下要高得多。并运用FLUENT软件仿真模拟了水珠蒸发过程，分析水珠直径随蒸发进程的变化规律，并研究了过热度对水珠蒸发的影响。 其次，建立了混合管内气液两相传热传质过程的简化物理模型。从单一水珠蒸发模型出发，推导出相际间不同传热方式下单位体积蒸发速率的具体表达式。并对连续方程和能量方程进行求解，获得了混合管内过热蒸汽质量流量和过热度的变化图。在此基础上，对比分析了相际间不同传热方式对混合管长度（即饱和器结构特性）的影响；探讨了不同水珠初始直径（即雾化质量）对饱和化的影响。研究发现：混合管中的饱和水蒸发过程快慢，最主要取决于四个因素：水珠初始直径、饱和水质量流量、过热度和相对速度。有无相对速度决定了相际间不同的传热方式。并运用COMSOL软件模拟了混合管内气液两相流传热传质过程，数值模拟结果与上述求解结果基本吻合。 最后，选择一具体工况，对一种新型过热蒸汽饱和器进行了结构设计，确定了饱和器的外形尺寸与内部填料函的型式和高度。并依据不同的现场安装条件及用户需要，提出了重力水箱式和机械泵式两种饱和器供液装置。新型过热蒸汽饱和器改善原有装置的缺点和不足，扩大了饱和器使用范围，提高其工作性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1 章绪论

第2 章过热蒸汽中水珠蒸发模型研究

第3 章混合管内两相流模型的分析

第4 章过热蒸汽饱和器的结构设计与系统研究

总结与展望

参考文献

附录

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢