水平管降膜蒸发传热研究

发布时间：2020-07-16 05:44

【摘要】：淡水资源短缺已经成为世界上的一个热点问题,海水淡化技术通过向大海索取淡水成为解决这一问题的有效途径。低温多效蒸发技术凭借其能够利用余热、产水水质好等优点得到广泛关注。但在蒸发器换热管束液体分布结构及其对换热管表面结垢、装置性能及换热的影响等方面的研究不足,缺乏对实际装置的设计及运行指导。本论文开展此方面的研究,对于低温多效蒸发系统的设计和装置运行具有指导意义。论文首先研究了中空旋流液体喷头的布液特性及均匀性特点,得到喷头液体喷淋角度、液体粒径随液体流量的变化规律。开发了液体均匀分布安装结构,对其液体分布状况进行分析研究,采用新型结构后,液体分布均匀程度得到明显改善。搭建水平管降膜蒸发传热实验平台,研究了喷淋密度、蒸发温度、传热温差、加热蒸汽温度和不凝气含量等因素对传热系数的影响。传热系数随喷淋密度、蒸发温度的增加而增大,随传热温差增大而减小,降低不凝气体含量能提高总传热系数。建立水平管降膜蒸发传热数学模型,研究了传热系数、盐度、蒸发速率等参数随换热管排数的变化规律,并分析了采用开发的液体均匀分布安装结构时水平换热管束工作性能的变化。换热管传热系数、盐水蒸发速率随换热管排数的增加而减小,盐水盐度随换热管排数的增加而增大。换热管的蒸发传热性能随换热管排数增加而降低。随着换热管排数增加,盐水盐度上升,结垢风险加大。开发的液体均匀分布安装结构能使换热管表面盐水分布更加均匀,增加盐水蒸发速率,缓解局部盐度过高带来的结垢风险。本研究有助于低温多效蒸发系统的设计和操作。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P747
【图文】：

原料水箱 2，离心泵 3，调节阀 4，压力表 5，液体喷头 6，集液量筒图 2-2 喷头喷淋特性实验平台Fig.2-2 Experimental platform for the spray characteristic of nozzle喷淋特性实验平台如图 2-2 所示。实验平台主要包括原料水箱、离心泵、、压力表、喷头喷淋装置、液滴粒径测量装置和液体收集装置等。液体喷螺纹接口安装在离心泵输出管路上，由离心泵提供液体喷淋的动力。液体置由一排相同集液量筒组成，位于喷头正下方。启动系统，液体从喷头喷，液滴粒径测量装置可用于测定液滴粒径，由集液量筒收集喷淋的液体，筒示数反映喷头喷淋的覆盖范围及喷淋的均匀性等信息。实验过程中工质来水。.3 喷淋实验结果喷头喷淋特性分析

（c）图 2-6 水平换热管排布结构示意图Fig.2-6 Layout diagram of the horizontal tubes 2-6 为水平换热管束在竖直方向上的排布结构示意图。其中（a）热管管束呈三角形排布，首排换热管首先接触到喷头喷淋下的原收集到从首排换热管列间间隙落下的全部或部分盐水。依据相邻两间隙与换热管直径的大小关系，可以分为（a）,（b）两种情况。（换热管列间间隙大于换热管直径，这种情况下换热器内部的空间利分盐水从喷头落下后未与换热管接触，直接通过换热管列间间隙落，这种情况下相当于做了一定的无用功；（b），相邻两列换热管间换热管直径，这种情况下水平换热管分布较紧凑，水平管降膜蒸发用率较高，但与此同时，在换热管管束上方喷头喷淋均匀时，由于受液面积小于奇数排换热管，导致偶数排换热管上接触到的盐水少

图 2-7 水平换热管管束呈三角形分布时的液体分布结构out of liquid distribution system for heat exchanger tubes with triangula 2-7，当水平换热管束在竖直方向上呈三角形分布时，原弧形挡板（1）、液体再分布管（2）等。在常规的水平换排液体再分布管，在液体再分布管上方安装一排弧形挡板度处安装液体喷头，实际安装中液体再分布管的直径小于相邻两列换热管上方对应着三根液体再分布管，两侧的两与正下方的两列换热管中心线相对，中间的液体再分布管热管正中位置对应。采用了液体均匀分布结构后，液体喷形挡板收集并平均分配，从相邻弧形挡板间隙落下至液体布管落下至正下方的水平换热管。这种液体均匀分布结构两列换热管列间间隙尺寸大于换热管管径时，部分盐水未而直接落下；另一方面使得奇数排换热管和偶数排换热管

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本文编号：2757604