不同雷诺数下的蒸发甲烷液滴阻力特性

作者：邓佳佳; 庹中兰; 束露露; 夏海山; 卢金树; 薛大文; 雷利; 彭辉

来源：天然气工业, 2023, 43(12): 100-109.

• LNG
• 液滴蒸发
• 强制对流
• 阻力特性
• 传热传质
• 蒸发速度
• 压力
• 甲烷

为了弥补LNG液舱喷雾预冷运动液滴在同种蒸气中蒸发过程阻力模型的缺失，基于气液界面传热传质理论模型，采用计算流体力学(CFD)方法建立了液滴蒸发模拟模型，对温差为190 K、13<雷诺系数(Re)<4 500的液滴蒸发过程开展模拟，得到了液滴阻力计算模型，并从压力、蒸气蒸发速度、分离点研究蒸发液滴的阻力特性。研究结果表明：(1)压力(p)随Re增大而增大，Re相同时p随来流夹角(φ)的增大先减小后增大，压力到达最小值(pmin)后逆压造成分离，液滴表面蒸气蒸发速度(v2)变化趋势与p基本一致，存在蒸气蒸发速度最小值(v2min)。(2)不同条件下对应的来流夹角(φs、■)都随Re的增大而减小，由于分离作用且液滴表面受蒸气蒸发影响，使液滴表面切向速度梯度为0对应点的角度(φs-d)小于低温球表面切向速度梯度为0对应点的角度(φs-b)，即Re越大，液滴的分离点越靠前。(3)液滴压差阻力系数(Cd-d)和低温球压差阻力系数(Cd-b)都随φ的增大先减小后增大，且同一工况下Cd-d>Cd-b；由于液滴表面速度梯度(Lv-d)小于低温球表面速度梯度(Lv-b)，使Cdt-d<Cdt-b。结论认为，提出的阻力无量纲关联式Cdt-d=9.8Re-0.51、Cdt-b=31.4Re-0.62，对研究喷雾预冷液滴运动特性、保障预冷安全具有重要价值。

• 单位
  广西电力职业技术学院; 浙江海洋大学