含氮气的甲烷蒸汽冷凝过程的数值模拟

作者：张莉莉; 张冠敏^*; 毛文龙; 张井志; 田茂诚

来源：高校化学工程学报, 2019, 33(02): 329-337.

• 冷凝
• 不凝气体
• 层流
• 传热传质
• 数值计算

为求解竖直壁面上含氮气的甲烷蒸汽冷凝流动传热传质规律,基于扩散理论建立了数值计算模型。利用Volume of Fluid (VOF)方法追踪气液界面,根据气液界面质量守恒方程自定义用户函数求解相变过程中的质量与能量源相,对氮气w(N2)=0%、0.869%、1.733%、3.441%、8.417%、11.616%、16.249%以及壁面过冷度为5 K、10 K、15 K和20 K的工况进行了模拟计算。结果表明,氮气的存在使得甲烷蒸汽的冷凝传热系数显著下降(过冷度为10 K时,3.441%的氮气导致传热系数下降约70%);在计算工况下,液膜厚度相比于混合气体层的厚度小两个数量级,蒸汽穿过混合气体层的扩散热阻是整个传热过程的主要热阻。

• 单位
  山东大学; 山东省特种设备检验研究院