蒸汽蓄热器放汽闪蒸过程模拟
正文共：917字6图预计阅读时间：3分钟1前言蒸汽蓄热器是一种以水为介质存储蒸汽热能的压力容器，其工作原理主要基于饱和水的显热储存和压力变化下的汽液相变转化。释放能量时，饱和水因压力骤降成为“过热水”，部分水瞬间闪蒸为低压蒸汽排放。今天，我们模拟一下这个闪蒸过程。2建模与网格创建如下的二维平面模型，包括罐体和一个排放口。划分四边形结构化网格，节点数5459。3边界条件与求解设置我们只描述一下几个关键的设置。闪蒸现象涉及到两相流，我们采用VOF模型，主相为液态水，次相为水蒸气。考虑重力影响。我们采用理想气体模型模拟水蒸气的密度变化，这个很重要，必须能体现压力和密度的对应关系。由于采用了理想气体模型，我们将参考压力设置为0Pa。我们采用软件自动的蒸发凝结模型来模拟闪蒸相变，饱和温度通过UDF定义为压力的函数，代码如下。DEFINE_PROPERTY(saturation,c,t){realp_ab;realp_op=RP_Get_Real("operating-pressure");realt_sat;p_ab=p_op+C_P(c,t);t_sat=1730.63/(8.07131-log10(p_ab/133.322))-233.426+273.15;returnt_sat;}排放口设置为压力出口，表压通过UDF定义为指数下降规律，代码如下，回流相为100%水蒸气，回流温度为罐内压力对应的饱和温度。DEFINE_PROFILE(out_pressure,thread,i){face_tf;realt=RP_Get_Real("flow-time");begin_f_loop(f,thread){F_PROFILE(f,thread,i)=1.27e6*exp(-5*t);}end_f_loop(f,thread)}罐内初始压力1.27MPa，初始温度为对应压力下的饱和温度463.6921K，采用patch设置罐内一半液位。4计算结果模拟时间内，罐内的液位变化动画如下，可以看到由于饱和水的闪蒸产生的蒸汽推动了液位上升，这也是所谓的“虚假水位”现象。当然，由于我们的模型是随意创建的，再计算下去可能液态水都排出了。但是，上述方法可适应实际工程模拟。来源：仿真与工程
