文档介绍：第卷第期广州化工..
年月.
多孑介质内复合对流传热传质的数值分析
李栋,杨梅
天津渤海职业技术学院,天津;南京英凯工程设计有限公司,江苏南京
摘要:采用数值方法分析了具有非均匀内热源的竖直套管中复合对流传热传质,考查内热源分布系数和热质二浮力比
对速度、温度、浓度分布以及数和数的影响。结果表明:当时速度为正,其值随的增加而增大;当
,则先负后正。随着增大,等温线和等浓度线分布更加密集,传热和传质过程更加明显。
关键词:多孔介质;复合对流;传热传质
中图分类号:. 文献标识码: 文章编号:——
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竖直管道中的复合对流传热传质⋯在许多工业和工程中应
用广泛,例如换热器、化工过程和电子系统的冷却等。由于其重

要性受到了学术界广泛关注,不同的研究者对竖直管道中的复,
合对流进行了数值和实验研究。.. 应用数值方法分
析了以沸石为填料的同心套管换热器,讨论了传热传质系数,床。
层厚度,沸石空隙直径等影响参数,并考察了生成热对换热系统
影响。但是对诸如石油热采和近年颇受重视的井下换热器以
及类似实际工程中常见的具有非均匀内热源的情况,研究尚不
—土
充分,资料仍然十分有限。▲▲▲▲▲▲▲
本文对具有非均匀内热源的竖直套管中复合对流传热传
, ,
质进行了数值分析,重点讨论了其对流体流动和传热传质的影
响。图物理模型及坐标系
.
物理模型与控制方程
根据——模型,采用—
研究对象为一竖直同心套管,套管环隙问充满均匀、各向同近似,其无因次化控制方程如下:
性的多孔介质。套管管隙内分布有非均匀热源,管壁处分布密
集,管隙中心分布最为稀薄,即内热源强度随径向变化。套管的’勰
内、外径分别为;和。,流体以均一速度;从套管底端进入环隙
间的多孑介质区域,其初始温度为均匀温度初始浓度为均匀一一,
浓度流体进入套管环隙后,速度、温度和浓度开始同时发
展。环隙间流体的流动状况是关于中心轴对称,如图所示。Ⅳ
作者简介:李栋一男,讲师,硕士研究生,研究方向:化工传递过程。
第卷第期李栋等:多孔介质内复合对流传热传质的数值分析
动力减弱,所以此处流体转而向下流动。并且复合浮力越大流
一
蓑、一速越快。,则先负后正,即紧靠壁面处的流体
一—‘/ ¨俨。向下流动,而稍远处的流体则转而向上流动,这是由于当
,使流体向
下流动,但由于传热数和传质数川的影响,此处数
丽· 一号数,传质速度快于传热速度,使得温度边界层较浓度边界层厚。
· 浓度边界层以外的范围仍由热浮力控制,故流体在浓度层内
百为负,在浓度层外的温度层又转为正。
式中为考察非均匀分布的内热源对流体影响引入内热源分
布系数,表征内热源强度沿径向变化的梯度大小, 越大,内
热源加热强度沿套管中心向内外边壁处增长越快。参数Ⅳ是物
质与热两种格拉肖夫数与之比,表示物质扩散浮力与热
浮生力的相对大小,即二浮力之比。时二浮力同向,时
二浮力反