绕管式换热器壳侧液体降膜流传热特性分析

为研究绕管式换热器壳侧传热特性,建立了以丙烷为模拟工质的三维液体降膜流传热模型,进行了不同流动工况下液体降膜流的传热数值模拟,分析了雷诺数、液相入口温度、换热管壁温、壳侧工作压力对绕管式换热器传热性能的影响。结果表明,流动工况对绕管式换热器的传热性能有显著影响;对于液体降膜流,传热膜系数随着雷诺数增大而增大,同时相同雷诺数时,随着换热管管层下降传热膜系数逐减减小;当液相入口温度升高时,传热膜系数增大,液相入口温度升高0.2 K时,平均传热膜系数升高约15%;当管壁温度与饱和温度间的温差较小时,升高管壁温度传热膜系数有明显增加,当管壁温度与饱和温度温差较大时,传热膜系数变化不显著。对于丙烷,工作压力增大时,液体降膜流的传热膜系数减小,当工作压力从0.2 MPa增大到0.3 MPa时,传热膜系数降低10%~15%,当工作压力从0.3 MPa增大到0.4 MPa时,传热膜系数降低约5%。所得结果可为绕管式换热器工艺设计提供参考。

垂直加热管外自由降膜流的破断特性

在较宽液膜雷诺数和进口温度范围内对垂直加热管外自由降膜流破断特性进行了实验研究。应用热物理学相似分析的方法整理实验数据，给出新的破断准则数综合关系式，并与１９９３年发表的另一些作者的结果作了比较。实验参数的变化范围如下：ｔｉｎ＝２０～９０℃，最大液膜雷诺数Ｒｅ为１．２１×１０４，最大热流密度达１．３９×１０５ｗ／ｍ２。

非牛顿幂律流体自由降膜流的换热特性

对垂直加热管外非牛顿幂律流体自由降膜流的换热特性进行了实验研究．实验液体是质量分数为８０００×１０－ ６的羧甲基纤维素钠（ＣＭＣ）水溶液，经测定其流变参数，表明幂律模型适合于表征其流变特性．以稳定层流物理 数学模型为依据，整理试验数据，给出平均努赛尔数随变型雷诺数和变型普朗特数而变化的综合关系式．

分布器对水平管外降膜流动影响的数值分析

为研究分布器结构参数对水平管外降膜流动的影响,建立了水平管外降膜流动的3-D数值模型。在分布器轴向开孔面积相同的条件下进行分布器设计,选择丙烷为模拟工质。通过对不同形式分布器进行数值模拟,分析了布液孔间距l、布液高度H、布液孔直径d对降膜流动的影响。采用管间液柱均匀度和管外液膜均匀度评价分布器的布液性能,通过分析各分布参数对均匀度的影响,给出了分布器的优化设计方案。当分布器轴向开孔面积A=6.28×10^(-4)m^(2)/m时,最优布液方案为:l=13.5 mm,d=3.3 mm,H=H_(min)。结果显示,优化后的分布器布液均匀度提高了10.3%。

自由降膜表面波流动和传热特性的研究

要对垂直自由降膜表面波建立了数学模型及计算方法，在雷诺数Ｒｅ为８８０、等温壁面条件下，根据实验测定的薄膜厚度随时间变化的规律，经坐标转换，在运动坐标系下，采用有限差分法求解动量方程和连续性方程，得到了定常温度下层流降膜内的速度分布和压力分布；并在恒壁面热流密度条件下，结合能量方程，求得并分析了换热系数和表面波之间的关系。

降膜平推流连续氯化反应宏观动力学的研究

文章采用了平推流管式反应器使反应物对苯二甲醚在反应器内成膜状流动,从而进行连续氯化反应。考察各反应因素,得出此反应器得到的最佳反应条件为:醚流量F_(醚)=10 mL/min,氯气流量F_(Cl_2)200 mL/min,空气流量F_(空)=7500 mL/min,反应温度T_(反应)=60℃。得到相对较好的原料转化率及产物选择率,成功实现了氯化的连续化反应。

LNG绕管式换热器壳侧降膜沸腾数值模拟研究

使用ANSYS Fluent商用软件下的VOF模型,对天然气液化工艺中所用的绕管式换热器壳侧降膜沸腾过程进行了数值模拟。结果表明,当壳侧入口干度x≤0.10时,VOF模型能较好地模拟壳侧沸腾换热现象,准确地预测出沸腾换热系数与冷剂质量流率间的关系。降膜流状态下,汽、液相流速较低,摩擦压降较小,换热管壁面基本被液膜覆盖,液相冷剂在受热壁面汽化后进入壳侧流道,流道内以汽相为主。壳侧既有竖直向下的主流运动,又有较为微弱的螺旋环流,同时大量的汽相将在壳侧顶部涡旋滞留。

强制对流换热下竖直冰层融化特性研究

为研究热风加热下竖直冰层的融化特性,采用降膜流模型对竖直冰层融化过程中传热传质规律进行模拟研究。分析了冰层融化过程中内部温度变化,计算了不同工况下的融冰速率,研究了融冰水的流动和传热对冰层融化的影响特性,得到了冰层融化过程中固液相变层和融冰水Nu数随时间的变化规律。模拟结果和实验测量值、经典关联式结果吻合较好,验证了降膜流模型适应用于计算冰层融化过程。模拟结果表明融冰水的降膜流动换热在冰层融化过程中起到重要作用,在冰层融冰水为滴状流时冰层融化速率较低,而模拟工况下形成稳定膜状流后截面积0.16 m^2的冰层融化速率达到0.12 kg/min。