水平管降膜蒸发液膜的流动和传热特性

发布时间：2020-05-30 06:45

【摘要】：我国淡水资源严重紧缺,利用海水淡化技术得到可以饮用或是工业利用的淡水是解决这一问题的有效方法。低温多效蒸发技术因具有传热系数高、预处理简单、腐蚀和结垢可大幅避免、对材料要求不高等特性,是目前国内广泛使用和研究的海水淡化技术之一。水平管降膜蒸发器是低温多效蒸发海水淡化技术的关键装置,拥有传热系数高、布液效果更可靠、更易产生均匀液膜等优点。研究水平管降膜蒸发液膜的流动和传热特性规律,可以为水平管降膜蒸发器的设计和优化提供参考。本文建立了水平圆形蒸发管外降膜流动的CFD模型,计算了不同工况下管外液膜的形成过程。研究了降膜蒸发管液膜速度、厚度的分布特性,对喷淋密度、布液高度、换热管管径等影响因素进行了讨论。结果表明沿着换热管环向角度,液膜速度先增大后减小在中间某一位置达到最大值,液膜的厚度则呈现出先变薄后变厚在中间某处达到最薄的变化规律。增加布液高度和圆管直径均能减小换热管外液膜厚度,而增加喷淋密度则会增加换热管外液膜厚度。为研究水平降膜蒸发管的换热特性以及强化传热的机理,本文建立了圆管、组合管、椭圆管的降膜蒸发换热CFD模型,研究了管外液膜形成和蒸发的过程。对比分析了不同管型管外液膜厚度以及速度的变化,分析了不同管型液膜内过余温度、局部传热系数的变化规律。结果表明,异型管管外液膜厚度以及速度的变化与圆管相似,即沿环向速度先增大后减小,液膜先变薄后变厚;沿着环向方向,三种管型液膜内热边界均不断变厚。同一位置下,异形管热边界层厚度小于圆管的,这是异型管具有较好传热效果的重要原因。而喷淋密度及布液高度的增加均能减小热边界层厚度。
【图文】：

设备布局,降膜蒸发器,结构示意图,水平管降膜

＂＂ｓ0邋Ｎ油系统逡逑图１－３水平降膜蒸发器结构示意图［ｎｉ图１－４坚芄管降膜蒸发器结构示意图［｜１１逡逑相较于竖直管降膜蒸发器，水平降膜蒸发器有很多优势［｜２］：邋（１）水平管降膜逡逑蒸发器的传热系数可以达到竖直管降膜蒸发器的两倍；（２）能够高效利用传热温逡逑差，使得设备布局更加紧凑；（３）介液效果更为可靠，喷嘴布液器使得布液更加逡逑均匀有效，不易出现堵塞情况；（４）液膜在水平管表面停留时Ｎ较短，因此不需逡逑耍过多关注管束介置的水平情况也可以产屯较为均匀的液膜；（５）水平管降膜蒸逡逑发器屮：次蒸汽流动面积火，流动速度较小，屮此可以减少液滴夹带，汽液两相逡逑分离效果更理想；（６）传热管表面结垢及腐蚀更易观察。逡逑学名？们对水平管降膜蒸发液膜的流动和传热特性开展了大量的研究工作，下逡逑面从蒸发传热特性、流动特性和强化传热个方面介绍研究进展。逡逑１．３．１水平管降膜蒸发传热特性逡逑黄路远［｜３］等建立三维模型进行数值模拟，分析不同进料海水盐度和喷淋密度逡逑卜水平管降膜蒸发的传热性质。进料海水故度上升时海水黏度上升，管外液膜厚逡逑度增加

设备布局,降膜蒸发器,水平管降膜,竖直管

＂＂ｓ0邋Ｎ油系统逡逑图１－３水平降膜蒸发器结构示意图［ｎｉ图１－４坚芄管降膜蒸发器结构示意图［｜１１逡逑相较于竖直管降膜蒸发器，，水平降膜蒸发器有很多优势［｜２］：邋（１）水平管降膜逡逑蒸发器的传热系数可以达到竖直管降膜蒸发器的两倍；（２）能够高效利用传热温逡逑差，使得设备布局更加紧凑；（３）介液效果更为可靠，喷嘴布液器使得布液更加逡逑均匀有效，不易出现堵塞情况；（４）液膜在水平管表面停留时Ｎ较短，因此不需逡逑耍过多关注管束介置的水平情况也可以产屯较为均匀的液膜；（５）水平管降膜蒸逡逑发器屮：次蒸汽流动面积火，流动速度较小，屮此可以减少液滴夹带，汽液两相逡逑分离效果更理想；（６）传热管表面结垢及腐蚀更易观察。逡逑学名？们对水平管降膜蒸发液膜的流动和传热特性开展了大量的研究工作，下逡逑面从蒸发传热特性、流动特性和强化传热个方面介绍研究进展。逡逑１．３．１水平管降膜蒸发传热特性逡逑黄路远［｜３］等建立三维模型进行数值模拟，分析不同进料海水盐度和喷淋密度逡逑卜水平管降膜蒸发的传热性质。进料海水故度上升时海水黏度上升，管外液膜厚逡逑度增加
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK124;P747

【参考文献】