横管降膜流动及强化换热特性研究

发布时间：2020-11-02 14:20

　　 横管降膜蒸发技术是一项高效节能技术。该技术具有传热效率高、成品水质好、热源品质要求低、抗结垢耐腐蚀性能好以及装置运行性能稳定等优点,使其成为换热器领域中的最具前景的节能技术之一。本文通过对水平管外降膜流动结构优化和振动强化传热的研究,深入探讨其流动特性与强化传热规律,为蒸发器以及其他横管降膜设备的设计提供参考依据。通过流态观测实验,对横管外液膜流动形态的进行拍摄,观察和描述横管降膜流动过程。采用电导探针法研究横管的液膜厚度分布,对横管降膜流动管外的液膜厚度分布进行了测量和拍摄,研究了喷淋密度、管间距和管径等参数对液膜厚度的影响。根据CFD模型,计算和分析了椭圆管在不同长短轴比e下管外降膜速度分布、压力分布、液膜内温度分布和管外换热分布的变化规律。研究表明:相比圆管,椭圆管的管外膜内液体流速更快。壁面压力沿周向逐渐减少并在X=0.9附近快速回升;随e的增加,周向压力最小值位置逐渐向后推移。局部Nu数分布与压力分布在趋势上存在一致性。当e=1.65附近时,椭圆的换热性能最优;最后,提出横管的传热分区模型。为了研究排液板对横管降膜流动和换热的影响,建立基于横管降膜换热模型。研究表明:在小流量薄膜流动情况下,加装排液板横管能缓解由于液滴间歇性滴落引起的“干斑”现象,稳定管外液膜;使管外液膜分布更均匀,进而影响管外液膜温度分布。加装排液板抑制底部的碰撞混合;增大流量将进一步导致液膜滞止区的形成,恶化传热。加装排液板加快横管底部的液膜流速。基于动网格技术对振动横管降膜流动与换热特性进行研究。有源强化传热技术和横管降膜蒸发器相结合,通过振动条件下蒸发器的仿真分析,研究其振动强化传热效果。研究表明:影响振动横管降膜换热的因素由大到小排列为:流量频率振幅流量。振动横管的平均对流换热系数总体上先随频率的增加而增大,而后趋于平缓。满液式横管振动换热的相对换热强度远大于降膜振动横管。主要是满液式横管振动引起的二次流动远比降膜式横管产生的二次流动剧烈导致的。
【学位单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TK172
【部分图文】：

西南科技大学硕士研究生学位论文 式等几类，其中横管降膜蒸发器是最具发展前istillation, MED)在工业早期曾因为管理方便，但是由于在高温下进行换热，运行期间易导热而逐渐退出市场。但低温多效蒸发技术(Loillation, LT MED)，能克服了高温下 CaSo4结垢的要求，从而使多效蒸发技术再次推广提供广最具发展前途的海水淡化技术之一。横管降膜于较低蒸发温度、具有较高传热系数等诸多优许多工业换热设备的首选。蒸发器为例，阐述其工作原理。图 1-1 为水平

流动分区Fig.1-2Flowzoning

图 1-3 换热分布Fig.1-3 Heat transfer distribution琪[7]搭建了水平管测量实验平台，利用现代化图像处理技平单管外降膜流动液膜厚度分布规律，并对管外喷淋密度进行了研究。得出液膜厚度关于喷淋密度、管径等参数的横管强化换热的建议和参考数据。华等人[8-9]进行了椭圆管降膜实验和数值模拟研究，对影布和换热特性参数进行对比实验分析。研究椭圆率对降膜研究结果表明：模拟计算与实验结果误差约 8%。椭圆率热效率提高了 20%。实验和模拟中对温度分布、管外速度细致分析。gHoLee 等[10-11]用竖直圆柱进行了许多实验研究，研究振((CHF)之间在空气中的变化规律，得出振动能够使临界热认为振动增强了空气与圆柱体上液膜之间的能量与物质交F 增强。并根据实验数据提出实验关系式，用于预测 CHF动在强化换热的同时，也提高临界热流密度。
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本文编号：2867162