南粤36选7开奖结果走势图预测:布置錯位通道的微混合器內流體熱混合特性

放大字體  縮小字體 發布日期:2017-11-16  來源:中國砂漿網
核心提示:  連續性方程動量方程若忽略粘性耗散項,能量方程=―(a)(3)微通道的幾何結構輪廓圖動量方程采用二階迎風格式?! ∧芰糠匠痰氖樟脖曜佳∮盟鴕掖甲魑然旌瞎ぶ?,首先對水和乙醇的物理性質進行分析。乙醇

南粤36选7开奖号码286 www.rhkmj.icu   連續性方程動量方程若忽略粘性耗散項,能量方程=―(a)(3)微通道的幾何結構輪廓圖動量方程采用二階迎風格式。

  能量方程的收斂標準選用水和乙醇作為熱混合工質,首先對水和乙醇的物理性質進行分析。乙醇是一種無色、透明,易揮發,具有特殊香味的液體,密度比水小,能跟水以任意比互溶(般不能做萃取劑)且不與水反應,是一種重要的溶劑,其物理性質〔熔沸點、溶解性)與大氣壓力有關。在常溫常壓下,乙醇的熔點-117.3°C,沸點78.5°C,密度為0.7893g/cm3.本文數值模擬過程采用的乙醇設定為無水乙醇。在數值模擬過程中采用的另種混合工質為水。水對很多物質的溶解能力很強??悸撬奈鐨暈榷ㄇ曳械憬細?,在對微混合器混合工質變溫度的數值模擬過程中改變入口工質水的溫度,而保持入口乙醇的溫度不變為293K.在數值模型設定過程中,考慮在變溫度下水的物性將發生改變,將數值模型設定中,工質物性中水的各種參數設為piecewise-inear.由于本文研究的是兩種不發生化學反應的工質之間的混合,無反應熱產生,在設定過程中,需考慮水的密度、比定壓熱容、導熱系數及粘度的變化??悸俏露榷岳┥⑾凳撓跋?,在流體組分設定中對密度、比定壓熱容、粘度及密度進行逐點擬合。

  2結果及討論2.1變溫下微混合器性能比較乙醇在標準大壓下,沸騰溫度為78. 3C,在數值模擬設定中,混合液體溫度應保持在乙醇沸騰點以下。設定乙醇的入口溫度為293K保持不變,改變水的溫度分別為:288K、298K、303K、313K、323K、333K、343K,即:溫差分別為At=-°C和50°C.分析在入口流體溫度存在差異的情況下,錯位通道結構微混合器內流體工質的混合性能及流動特性的是否發生改變。

  2.1.1溫度對流動的影響為了說明溫度對微混合器內部流體流態的影響,選取三種具有代表性的情況進行分析,即:At=- 5°C、At=0°C、At=40C.研究表明,當改變入口工質水的溫度時,盡管水的物性參數發生了改變,但是并未根本改變微通道內流體的流動形式,在xoy平面內,主次通道上錯位通道處及循環單元間混合腔處在不同溫度下均會有漩渦產生;而沿通道高度方向上,除第個循環單元外均產生兩對兒反向漩渦;故在本文的研究溫度范圍內溫度對微通道內流體流型的影響可基本忽略不計。

  所示為當改變流體工質-水入口溫度時,不同雷諾數下混合強度的變化關系。結果表明,足= 0.01時微混合器混合效果最好,而當足=1、足=5和足=20時微混合器混合性能均優于足=10.這再次證明了微混合器內主導混合因素的改變在尺=10時發生,此時微通道內流體流型會發生改變,說明尺數是影響微通道內混合工質流動形態的主要因素,溫度對流體工質流動形態的影響較小。

  2.1.2溫度對混合性能的影響0.9同時表明,在不同雷諾數下,當改變流體工質入0.8口溫度時,由于流體的擴散系數及粘度等物性參數受到。7影響,流體工質的混合性能會有輕微改變,但這種變化極g其微弱,各雷諾數下混合性能圖像在圖中近似呈現為直啪線。

  為了深入分析不同入口流速下微混合器內部的溫度場情況,給出了保持入口乙醇溫度不變,在去離子水0.3m/s時在微混合器通道入口截面處工作介質的溫度分布。從圖中可以看出,沿著流體流動方向,乙醇的溫度逐步升高,水的溫度逐步降低,在通道匯合口處,兩種液體發生初步混合。但在入口流速不同的情況下,通道內部等溫線分布曲線形狀存在差異:在較小雷諾數下,等溫線絕大部分呈近似光滑的曲線分布;隨著雷諾數的增大,等溫線形狀發生改變,呈現出不規則形式,這是由于在較高的入口流速下,流體間溫度分布受流體粘性和擴散系數的影響,沒有足夠的時間在每個橫斷面內達到溫度的均勻分布,故溫度分布形式也隨主流區域呈現出不規則形狀。

  去離子水入U溫度/K不同雷諾數下混合強度與入口溫度間變化關系T型通道區域等溫線分布當改變混合工質去離子水的入口溫度時,微混合器出口混合工質的溫度發生相應的變化,如所示,為不同入口溫度下,微混合器出口混合工質的溫度變化情況。由分析可知,微混合器的混合性能受溫度影響極小,而數值模擬分析結果顯示,在給定入口工質溫度,改變雷諾數時,微混合器出口處溫度變化也近似為條直線,故僅選取足=60的情況進行研究。結果表明:混合工質的出口溫度與去離子水的入口溫度變化關系可近似擬合為一條直線,入口溫度對出口溫度影響因子的確立也再次證明錯位通道結構微混合器混合性能的穩定。

  在不同溫差下,微混合器的出口基本已經達到了溫度的均勻分布;為了定量分析微混合器內部溫度場的具體分布,本文對不同溫差下溫度場分布加以說明:在微混合器入口處,兩§股流體經過少部分的混合后,接觸面上部分流體發生溫度改31變,此時流體間擾動較小,兩股流體間基本保持分層流動狀舌態,變溫流體進入第循環單元的主次通道內,定溫流體進入第一循環單元的副次通道;在次通道內,沿著流體流動的方逼向,兩個次通道內的流體溫度逐漸降低;在兩個循環單元間的混合腔處,由主次通道流出的溫度較低的流體和副次通道內流出的溫度較高流體發生不對稱碰撞,在混合腔內出現溫度介于兩股流體之間的混合區域,再次證明錯位通道混合腔處存在漩渦強化混合;此后混合腔內的流體發生分離,以相同的循環方式進入下循環單元。

  2.2溫度對壓降的影響壓力損失作為微混合器性能的一個重要考慮因素,受到微通道幾何結構及微通道內部流體的物理性質的影響,當改變微通道內部流體溫度場分布時,錯位通道微混合器f出入口的壓降變化也是本文關心的一個問題。|如所示,為不同尺數下,微通道出入口壓降AP篆與入口流體去離子水溫度之間的變化關系。結果表明,在不同尺數下,微通道內部的出入口壓力損失幾乎不受微通道莊內部溫度場的影響,盡管去離子水的溫度在288~343K的溫度范圍內波動,但當兄數相同,去離子水入口溫度不同時,壓力損失曲線幾乎保持為條直線,這說明微通道內的溫度場并未顯著改變流體的速度場,故壓力損失值波動較小。

  由于在數值模擬過程中,微混合器出口設定為壓力出口,而且在相同尺數下,微混合器內部的壓力損失不受溫度影響,為了更好研究壓力損失的沿程變化值,如所示,為去離子水溫度為T =333K時,沿流動方向微混合器內部的壓力分互布曲線。沿著流體流動的方向,各截面內壓力值逐漸減小,這說明在流體流動過程中收到了沿程阻力損失及局部損失損失|的作用,通過數據分布可知,這種壓力損失受溫度的影響較勞??;本文分析中截取的各點分別為入口處和其他循環單元中g心處。通過數據計算可知相鄰循環單元間壓力損失值分別為328Pa,說明循環單元結構相同,其壓力損失基本保持不變。

  3結論本文研究了變溫度下混合工質水的物性變化,通過改變入口水的溫度,利用Fluent軟件對布置錯位通道的微混合器進行了三維數值模擬,并分析了溫度對于微混合器內部流動、換熱及混合的影響,得到如下結論:通過分析給定雷諾數下,當溫度的變化范圍為-5°C時,溫度對于混合工質流動形態的影響可忽略不計;混合強度作為衡量微混合器性能的重要參數,當改變微混合器入口流體工質的溫度時,錯位通道的混合強度值,在不同雷諾數下均未發生明顯改變,其混合強度幾乎保持為一條水平直線,這再次證明了該微混合器混合性能的穩定性,入口流體的溫度對混合性能的擾動作用較小。

  在水平面內,循環單元間混合腔內存在流體低溫區及微通道高度方向上反向漩渦的中心流體溫度相對較低,這均可以證明漩渦在促進混合的同時降低了流體工質的溫度。

  微混合器內的壓力損失包括沿程阻力損失及局部阻力損失,兩種壓力損失均與流體工質的速度有關,當保持入口流速保持不變時,改變入口流體溫度對微混合器出入口的壓力損失影響甚微。

 
 
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