钛椭圆低肋横槽管外降膜蒸发流热特性

为提高钛椭圆低肋横槽管外降膜蒸发器传热效率,在试验验证基础上对椭圆系数E在1.0~2.0内管外液膜流热特性进行多相流数值模拟。结果表明:管外液膜分布均存在不同程度干斑,且液膜在临近干斑处较其他区域增厚明显,当E为1.2时液膜覆盖率最高;液膜沿轴/周向均减速铺展,当E为1.0和1.8时管上端液膜速度在无量纲轴向长度Z*为-0.25~-0.375及0.25~0.375之间骤减,液膜厚度沿轴向从喷淋口正下方位置向喷淋口远端变化趋势为先减小后增大;最大传热系数随着E增大而增大,管壁在液膜与干斑交界区域附近传热系数最高;平均传热系数先增大后减小,相较圆管,E为1.2和2.0时平均传热系数分别增大34.5%和15.7%;槽内汽含率分布与液膜分布呈相反规律,液膜整体汽含率随E的增大先增大后减小,槽内/外平均汽含率差值随E增加而增大。

水平波纹管外降膜蒸发的液膜流动与换热特性分析

针对低温制冷剂R134a(C2H2F4)在水平管外存在降膜蒸发问题,运用流体体积(volume of fluid, VOF)模型与用户自定义函数(user-defined functions, UDF)数值模拟管外液膜流动与换热特性,包括液膜沿换热管(波纹管与光管)的轴向和圆周方向的流动、液膜厚度分布、液膜内气泡成核及分布等.计算结果表明:在恒热流(qw=2×104W·m-2)的波纹管与光管外壁上,R134a液膜在轴向和周向上的流动与换热均存在一定差异,波纹管外液膜在轴向上的铺展速度比光管快2.0 ms,而在周向上铺展较为均衡,且铺展速度稍慢于光管;波纹管外液膜平均厚度为0.120 mm,比光管薄7.00%,其中迎面区液膜厚度为0.119 mm,较光管薄13.14%;与光管相比,波纹管外液膜内气泡成核的起始时间提早2.6 ms,成核点数多15.32%,且分布较广,多见于周向角为55°~135°的区域;波纹管外平均换热系数比光管提高10.17%,迎面区换热系数为背面区的3.53倍.

水平管束降膜蒸发中CO_(2)解吸的微观特性

水平管降膜蒸发中释放的不凝气严重降低了管内冷凝传热速率,会使海水淡化的能耗成本显著增加,因此研究水平管束降膜蒸发中CO_(2)解吸的微观过程具有重要意义。文章建立了耦合水平管束降膜蒸发传热和CO_(2)解吸的理论模型,计算得到CO_(2)解吸单元体、碳酸盐组分浓度,分析了CO_(2)解吸量的微观特性。结果表明:传热系数的模拟值与实验值吻合良好;化学反应时间沿竖直管排方向减小且其速率逐渐降低,而沿水平管长方向随竖直管排节点数的增加而变长;主导CO_(2)解吸速率的HCO^(-)_(3)和CO^(2-)_(3)在微元内的浓度显著高于CO_(2)和H+浓度;单位面积的蒸发速率和每吨海水CO_(2)解吸量沿竖直管排、水平管长方向均减少。

基于仿生结构对水平管降膜蒸发换热的模拟

水平管降膜蒸发器是广泛应用于海水淡化和化学工业等方面的换热设备。建立了三维数值模型,采用VOF(volume of fluid)方法结合UDF(user defined function)程序对水平管外降膜蒸发过程的换热特性进行了数值模拟研究,深入研究了光管和强化管针对不同管间距、喷淋密度、蒸发温度和管径对液膜厚度以及平均传热系数的影响。模拟结果表明:在相同条件下,强化管的平均传热系数要明显高于光管,可见基于仿生学原理优化换热表面结构能有效提高水平管外降膜蒸发的换热效率。光管和强化管的平均传热系数随着蒸发温度的升高都呈上升趋势,随喷淋密度的增加呈先上升后减少的趋势。光管和强化管的平均换热系数随管间距的增大而增大,随喷淋密度的增加呈先增加后减少的趋势;换热管的平均传热系数随着蒸发温度升高而升高,随喷淋密度的增加呈先上升后下降的趋势。

三维变形管内降膜蒸发特性

为了提高降膜蒸发器的传热性能,将三维变形管用于MVR降膜蒸发器中,利用FLUENT软件探究了管内液膜的分布特点,分析了长、短轴比对三维变形管的传热性能的影响。结果表明:相比圆管,三维变形管内液膜的厚度会逐渐减小,流体速度场与温度场的协同性相对来说也更好;随着长、短轴比的增大,三维变形管内液膜的厚度会逐渐减小,液膜速度更为缓慢,而且进一步提高了速度场与温度场的协同性,还增强了液膜的扰动性,最终努塞尔数从0.249提高到0.276。将三维变形管应用于MVR蒸发器中,具有良好的换热效果,可节省换热材料。

竖管渗流降膜蒸发式冷凝器传热特性分析

为研究竖管渗流降膜蒸发式冷凝器,通过仿真和实验相结合的手段,探究了冷凝器单管在不同管外温度、空气雷诺数与液体雷诺数等多工况下的传热特性。结合此前研究中存在的问题,合理选择了物理模型与边界条件,获得了降膜过程的轴向温度、热通量分布等并对径向位置进行了时间序列分析。结果表明逆向通风传热效果优于顺向通风,但易加剧管段下部液膜不稳定甚至出现干壁。通过时间序列分析发现干壁区域会被液膜快速覆盖,因此短暂干壁对整体传热影响并不十分明显,仍需注意逆向通风强度过高会对管子下部液膜的稳定性造成显著影响,本文工况下推荐单管空气雷诺数不宜超过3500。此外,测试结果显示本文单管传热量约为2200W,与模拟结果相差6.7%,单管综合传热系数为1400W/(m^(2)·K)左右。

水平烧结管降膜蒸发器管外流动分析

烧结管由光滑圆管外表面烧结铝合金或铜合金粉末制备,用于水平管蒸发器传热元件,实现高效传热。模拟分析烧结层材质、喷淋孔流量和烧结层孔隙率对烧结管管外液膜分布的影响。结果表明:比较液柱截面及波峰截面的平均液膜厚度,铝合金烧结层减薄了52.22%,而铜合金烧结层减薄了56.12%,故铝合金烧结层液膜流动较稳定。当烧结层为铝合金时,在喷淋孔流量Qv=140—200 L/h,液膜厚度随着流量增大而增大,增大幅度达到了16.52%。当Qv=160 L/h时,流速随着液膜厚度增大逐渐减小;随着孔隙率增大,液膜厚度在周向角度θ=0°—160°时增大,在θ=160°—170°时减小。当孔隙率n=50%时,平均液膜厚度减薄率较小,表明液膜厚度均匀性较好。2种烧结管表面均可形成连续的流动液膜,烧结层增大了工质接触管壁的传热面积。

三效逆流降膜蒸发工艺装置运行总结

总结了三效逆流降膜蒸发装置的运行情况和离子膜烧碱蒸发的特点,分析了进料分配、真空度、蒸汽压力和气液分离器液位控制等因素对装置运行的影响。

关于降膜蒸发器的布膜器的设计研究

降膜蒸发器的大型化和应用日益广泛,本文对其关键部件-布膜器进行深入研究,通过对布膜器的结构参数和工艺参数的分析,使降膜蒸发器更好地服务于用户。

功能表面降膜蒸发传热特性的实验研究

研究了处理表面镀铬铝管、PTFE铜管和纯铝氧化管水平管降膜蒸发传热 ,研究了喷淋密度、热流密度、管内蒸汽速度和管表面处理对降膜蒸发传热特性的影响。实验结果表明 :在表面蒸发区 ,水平管降膜蒸发传热系数随热流密度的增加而提高 ,随喷淋密度增大先降低后升高 ,冷凝侧传热系数基本保持不变。总传热系数对操作条件变化很不明显 ,表面阳极氧化膜使传热系数略有下降 ,但由于其优良的抗垢耐蚀性能 ,非常有必要再进行深入地研究。

四效逆流降膜蒸发工艺介绍及对比

介绍了四效逆流降膜蒸发工艺,通过与传统二效蒸发、三效蒸发工艺比较,四效逆流降膜蒸发工艺能有效降低烧碱蒸发过程中的蒸汽消耗,达到节能降碳目的。

竖管降膜蒸发器分布器的实验研究

为获得适用于竖管降膜蒸发器的高效液体分布器,对不同结构参数的齿型分布器、锥型分布器和螺旋型分布器进行了冷膜和热膜实验。实验结果表明:通过改变螺旋型分布器的结构参数,可使其具有较高的操作弹性以适应不同需要,但压力损失较大。当用于光管降膜蒸发器时,螺旋型分布器的总传热系数明显高于齿型分布器和锥型分布器的总传热系数。综合分析得出螺旋型分布器的综合性能最优。

影响水平管外降膜蒸发传热膜系数因素的研究

主要研究以水为介质、水平管为盲管的降膜蒸发器,并对影响该蒸发器管外壁蒸发侧传热膜系数的主要因素进行了分析。为今后实际应用多效水平管降膜蒸发器作好理论准备。

伞板型布膜器对降膜蒸发性能的影响

Falling film evaporator(FFE)is a kind of effective,energy-saving evaporating equipment,while the calculation of the heat transfer coefficient is not as accurate as is expected,which is partially due to neglecting the impact of distributor on heat transfer in FFE.For this purpose,a coefficient named Distributor Influence Coefficient is introduced which enable us to get the heat transfer coefficient form a new point of view.It is carried out with a new-type distributor——Umbrella Distributor,and furthermore,the influence of various factors is analyzed,which provides new thoughts for the calculation of heat transfer coefficient in the practical design.

伞板式降膜蒸发器传热性能的实验研究

针对专利设备伞板式蒸发器,建立了一套实验装置.以水和5%～40%的碳酸钾水溶液为工作介质,对实验装置的传热性能进行了实验研究,分析了影响伞板式降膜蒸发器传热的主要因素,并且得到了伞板降膜蒸发侧无因次传热系数的实验关联式.通过对液膜破裂的实验研究,证明了该结构的蒸发器在小流量情况下液膜不易破裂的特性.

水平管降膜蒸发海水淡化的传热试验研究

以19×0.75的光滑铝黄铜管为研究对象,在多功能蒸馏海水淡化传热试验平台上进行了水平管降膜蒸发传热试验研究,分析了液体负荷、热通量、蒸发温度和传热温差等对水平管降膜蒸发总传热系数的影响。试验研究结果可为海水淡化工程提供设计依据,为传热管间液体流动及传热传质的数值模拟研究提供对比数据,为水平管蒸发器的优化设计提供技术支持。

横管降膜蒸发闭式循环太阳能海水淡化装置的实验

基于盘形与竖式降膜太阳能海水淡化装置的优、缺点和横管降膜蒸发的理论分析 ,针对现有装置存在的问题 ,设计了横管降膜蒸发闭式循环太阳能海水淡化装置 ,并在不同的运行参数下进行了实验研究 ,分析了影响该装置性能的各种因素 .实验结果表明 ,在供能相同的情况下 ,该装置的产水率比单级盘式太阳能蒸馏器提高了 2～ 2 5倍左右 ;提高运行温度 ,有利于提高产水率及单位能耗产水率 ;热水流率取为 30 0～ 6 0 0kg/h ,海水流率取为 8～ 15kg/h ,有利于提高产水率 ,改善该装置的性能 .

稠油废水降膜蒸发回收蒸馏水的试验研究

利用管式降膜蒸发器蒸发油田稠油废水以回收蒸馏水,是处理稠油废水的有效措施。试验研究了利用蒸汽为热源的垂直管降膜蒸发系统蒸发稠油废水过程中传热系数和蒸馏水品质的影响因素。结果表明,在连续蒸发操作并将稠油废水浓缩到61倍的过程中,由于加热管双侧液膜厚度随着蒸发负荷、废水循环线速率和传热温差的增加而增加,蒸发器的综合传热系数随上述参数的增大而减小。蒸馏水的电导率起初随着浓缩倍数的增大而减小;超过30倍后又随着浓缩倍数的上升而增大。蒸馏水的品质与油田注气锅炉给水要求相比,除含油量外均能满足给水标准,而水中微量的油可以用其它方式去除。研究表明这种热回收系统具有很好的实际应用价值。

水平管外降膜蒸发传热实验研究

以水为工质,对直径为19 mm的铝黄铜管外降膜蒸发传热过程进行实验研究。实验通过测量管表面和饱和蒸气温度,计算得到平均和局部传热系数。由实验数据分析喷淋密度、蒸发温度、热流密度、管间距等参数对管外平均传热系数的影响,并与直径25.4 mm铝黄铜管降膜蒸发传热系数进行比较,讨论局部传热系数随周向角度的变化。结果表明,在实验范围内,管外平均传热系数随温度的升高而增大,随喷淋密度的增大先增大,后略微下降。小管径管的降膜蒸发传热系数大于大管径管的传热系数。

负压多级降膜蒸发在太阳能海水淡化中的应用研究

深入分析了海水在水平管外蒸发以及饱和水蒸气在水平管内冷凝的机理 .分析表明 :采用负压多级降膜蒸发 ,在加热水温度一定的情况下可大大强化传热传质过程 ,提高海水的蒸发量 ;利用饱和水蒸气在水平管内加压冷凝 ,可有效地促进热质交换过程 ,提高冷凝的效果 .在该理论指导下设计制造的具有闪蒸与压缩蒸馏性能的太阳能海水淡化装置 ,不仅比传统的盘式太阳能淡化装置效率提高很多 ,而且可利用较低温度的太阳能加热水进行海水淡化 ,淡化效率保持在 70 %以上 .