废弃钻井液刮膜蒸发中传热规律研究

发布时间：2017-05-20 05:06

  本文关键词：废弃钻井液刮膜蒸发中传热规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：刮膜薄膜蒸发器,又称旋转薄膜蒸发器或搅拌薄膜蒸发器,是一种高效的蒸发器,其最显著的特点就是在蒸发器中加入了刮板,使得料液在蒸发过程中增加了扰动。一方面有效削弱了结垢的问题,另一方面使得传热性能得到显著提高。但是,由于刮膜蒸发过程极为复杂,涉及到很多种因素的影响,小范围内的误差都会产生很大的偏差。单独用实验的方式研究刮膜蒸发规律,由于实验条件的限制很难避免大量的误差产生,而采用模拟与实验结合的方式会极大的降低误差的产生。本文在实验研究的基础上,采用fluent模拟仿真研究了各因素与刮膜蒸发器传热系数的规律,本文主要研究内容及结论如下:(1)首先通过实验研究了进料流量及进料温度刮膜蒸发过程中传热性能的影响,实验结果表明进料温度对蒸发传热系数有显著的影响。说明在进入蒸发器前进行适当的预热是很有必要的,但是预热温度有最优值,预热过度也会降低蒸发系数同时也增加了能耗。(2)基于实验装置运用GAMBIT建立了立式刮膜蒸发器的三维立体模型,并用FLUENT软件模拟刮膜蒸发过程。模型中采用分区画网格的方式将刮板与筒壁分割成两个区域,利用滑移网格模式实现刮板的转动。本文以整体传热系数为研究重点,对漩涡中流体的具体流动不作详细研究。通过分析刮膜蒸发过程的模拟云图及与实验数据的对比表明所建模型具有很好的正确性和可行性,模拟云图中流体的流动与实际完全符合,模拟数据曲线与实验一致。模拟值稍大于实验值,表明模拟结果有效减少了操作上的误差。(3)运用FLUENT软件模拟仿真刮膜蒸发过程。研究了进料流量、进料温度、刮板线速度以及粘度对传热系数的影响,通过改变不同的操作参数得出相应的传热系数,得出个因素与传热系数之间的规律曲线,观察分析各影响因子对传热系数的影响趋势,并分析了这些变化的原因。最后运用模拟数据拟合出含有进料温度、刮板末端线速度、物料粘度等影响因素的实验关联式,通过将实验Nu准数与关联式所得Nu准数比较,验证实验关联式的正确性和可行性。
【关键词】：刮膜蒸发器 废弃钻井液 传热 污水处理
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X741;TQ021.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-24
• 1.1 选题背景8-9
• 1.2 蒸发脱盐技术处理废弃钻井液9-10
• 1.3 蒸发器的种类10-13
• 1.4 刮膜蒸发器基本结构及工作原理13-14
• 1.5 刮膜蒸发特点14-16
• 1.6 刮膜蒸发器的应用16-18
• 1.7 刮膜蒸发研究现状18-22
• 1.7.1 流体流动研究18-21
• 1.7.2 传热研究21-22
• 1.8 课题研究意义22-24
• 第二章 刮膜蒸发器实验研究24-31
• 2.1 实验装置24-25
• 2.2 实验研究25-27
• 2.2.1 实验原理25
• 2.2.2 蒸发传热计算公式25-26
• 2.2.3 实验组设置26-27
• 2.3 实验结果分析27-29
• 2.3.1 进料量对传热系数的影响27
• 2.3.2 进料温度对传热系数的影响27-29
• 本章小结29-31
• 第三章 刮膜蒸发器模型建立31-44
• 3.1 仿真模拟的优点31-32
• 3.2 几何建模32-41
• 3.2.0 刮膜蒸发器设备32
• 3.2.1 模型建立32-33
• 3.2.2 网格划分33-35
• 3.2.3 模型边界条件设置35
• 3.2.4 动网格（Dynamic Mesh）35-36
• 3.2.5 滑移网格（Moving Mesh）36-37
• 3.2.6 动参考系（MRF）37
• 3.2.7 VOF多相流模型37
• 3.2.9 液相蒸发UDF设置37-41
• 3.3 数值计算及模型验证41-43
• 3.3.1 刮膜蒸发器内流体流动及传热情况分析41-42
• 3.3.2 模拟数据与实验数据对比分析42-43
• 3.4 实验误差分析43
• 本章小结43-44
• 第四章 刮膜蒸发器内部传热性能数值模拟44-57
• 4.1 进料流量对传热系数的影响44-46
• 4.1.1 实验组设置44
• 4.1.2 模拟结果与分析44-46
• 4.2 物料粘度对传热系数的影响46-49
• 4.2.1 模拟设置46-47
• 4.2.2 模拟结果与分析47-49
• 4.3 刮板转速对传热系数的影响49-51
• 4.4 进料温度对传热系数的影响51-52
• 4.5 用量纲分析法建立实验关联式52-56
• 4.5.1 量纲分析法52-53
• 4.5.2 利用量纲分析法得出待定实验关联式53-56
• 本章小结56-57
• 第五章 总结与展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-63
• 攻读硕士学位期间发表的论文63-64

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本文编号：380708