水平强化管管外R407C降膜蒸发换热特性实验研究

搭建降膜蒸发实验台,对水平布置的强化管单管外的降膜蒸发换热特性进行了实验研究。实验强化管外径为19 mm,有效长度为2 500 mm。实验采用一种新型布液器,布液采用滴淋方式,以R407C为管外降膜蒸发工质,与管内热水进行热交换,分别在变蒸发管管内流速(1、1.5、2、2.5、3m/s)、变喷淋量(0.08~0.16 kg/(m·s))、变蒸发温度(2.5~16℃)和变热流密度(15~40 k W/m~2)的情况下进行实验,得到了R407C在管外降膜蒸发时的特性:随着热流密度的增加,传热系数不断增大;随着喷淋量的增加,传热系数先增大后减小,降膜蒸发存在一个最佳喷淋量;随着蒸发温度的升高,传热系数不断增大。同时分析了强化传热的原理。     

R410A/R404A/R407C在T型翅内螺纹水平管外的降膜蒸发换热研究

为分析R410A、R404A、R407C在T型翅内螺纹水平强化管外降膜蒸发的换热特性,分别在变喷淋密度(0. 047～0. 113 kg/(m·s))、变蒸发温度(0～16℃)以及变热流密度(10～40 k W/m~2)条件下进行了实验,采用"Wilson"图解法以及热阻分离法进行实验数据处理,得到了3种制冷工质在管外降膜蒸发时的换热特性。结果表明:随着喷淋密度的增加,R410A、R404A和R407C 3种制冷工质的管外降膜蒸发传热系数先增加后减少,存在最佳喷淋密度,分别为0. 092、0. 088和0. 095 kg/(m·s);随着蒸发温度的升高,R410A和R404A的管外降膜蒸发传热系数先减小后增大,而R407C的管外降膜蒸发传热系数则一直在增大,但均小于R410A和R404A;随着热流密度的增加,3种制冷工质的管外降膜蒸发传热系数也随之增大,其中,R410A的换热性能最好,R404A次之,R407C最差。通过传热分析以及实验数据拟合,得到了3种制冷剂的降膜蒸发传热关联式。     

海水淡化用波纹管降膜蒸发强化传热实验研究

通过利用水平管降膜蒸发换热试验台分别对Φ19×0.75 mm的波纹管和光滑管进行实验研究。实验在变喷淋密度(0.007~0.130 kg/m·s)、变热通量(52~143 k W/m~2)、变传热温差(1.5~10.0℃)、变蒸发压力(0.020~0.065MPa)条件下进行。通过实验数据得到波纹管和光滑管传热系数与各影响因素(喷淋密度、热通量、传热温差、蒸发温度)之间的变化规律。实验结果表明:在一定范围内,降膜蒸发器的传热系数K随喷淋密度γ、热通量Q的增大、蒸发温度T的升高而增大,随传热温差Δt的增大而降低。当喷淋密度大于0.178 kg/(m·s)时,总传热系数趋于稳定,当热通量大于130 k W/m~2时,总传热系数的增速明显变缓。此外,不凝气含量对传热系数K的影响显著,在同等实验条件下波纹管的传热系数比光滑管提高近30%。     

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，冷凝例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时蚀性能，非常有必要再进行深入地研究。     

水平管外降膜蒸发微观传热特性

为了深入探究水平管降膜蒸发的微观传热特性,采用基于VOF法的计算流体模型对水平管外降膜蒸发进行数值模拟,通过求解控制方程得到液膜内的温度场和速度场。分析了不同入口边界温度和Re数下管外薄液膜内热边界层、无量纲温度和局部传热系数的微观传热特性变化规律,定量给出了热发展区与充分热发展区的边界位置。模拟结果表明:液膜入口温度越高,液膜热发展区覆盖的圆周角度越小;液膜内的热发展区覆盖的角度随Re数的增大而增加是平均传热系数随Re数增大的原因;管外圆周方向无量纲温度分布证明了液膜中的传热包含导热和对流传热;管外液膜内纯导热系数与局部传热系数的差值随倾斜角的增加而减少是由于对流效应沿管圆周方向减弱引起的。     

低温地热双循环式发电系统横管喷淋降膜蒸发器传热性能实验研究

以R245fa为工质,搭建有机朗肯循环（ORC）发电系统横管喷淋降膜蒸发器传热测试平台,研究有机工质喷淋密度,地热水初温及流率等因素对管外换热系数的影响。实验结果表明：随着有机工质喷淋密度、地热水初温、地热水流率的增大,传热系数均先增大后减小。最后,根据实验结果,对现有横管喷淋降膜蒸发器的管外传热系数经验公式的参数进行修正。     

水平管降膜蒸发器传热传质实验研究

水平管降膜蒸发器因传质传热系数高而被广泛应用于淡化水处理中。搭建了水平管降膜蒸发传热实验台,通过对实验结果的归纳,得到了水平管降膜蒸发器的蒸发量随喷淋密度、蒸发温度、热通量的变化规律及热量利用率随蒸发温度的变化规律。结果表明,热通量范围不同时,蒸发量随喷淋密度的变化规律不同;蒸发量随热通量的增大而增大,随蒸发温度的增大而增大;热量利用率随蒸发温度的增大而增大。     

水平管降膜蒸发器管外液膜的数值模拟

对水平管降膜蒸发器管外液体的成膜情况进行了数值模拟,分析了喷淋密度、管径大小、周向角度等参数对管外液膜厚度及分布的影响,并与相关实验数据进行了比较.结果表明:在喷淋密度一定时,管外液膜厚度在管顶和管底区域较大,在周向120°附近最小;管壁表面的液膜厚度随着喷淋密度的减小而减小,当喷淋密度减小到一定程度时,管壁表面出现了局部"干斑"现象;在喷淋密度一定时,管壁液膜厚度随管径的增大而减小.     

外波纹管管外降膜流动过程液膜厚度及速度分布特性

针对外波纹管管外降膜流动过程,采用实验结合数值模拟的方法,考察了液体喷淋密度、管间距和管径变化对液膜厚度周向分布的影响,并与光滑管进行了比较,同时分析了外波纹管管外液膜速度分布特性。结果表明:光滑管外液膜厚度由上至下沿周向呈先减小、后增加的趋势,在90°～120°之间液膜最薄;外波纹管去除波纹间凹槽内的液体后,波纹外的液膜厚度数值及其周向分布规律与相同直径的光滑管相似,周向平均液膜厚度随着液体喷淋密度的增加、管间距及管径的减小而增大;液膜沿周向分布的均匀程度及流动速度大小均与液膜厚度有关,波纹外液膜沿周向分布的不均匀性随着液膜厚度的增加而增加,气液界面处的液体速度沿周向分布规律与液膜厚度分布规律相反;相邻两波峰间凹槽内的液体存在局部循环流动。     

基于有限元方法的溴化锂降膜吸收传热传质的数值研究

吸收器是吸收式制冷系统的重要部件。溴化锂溶液的降膜吸收是吸收器中最常见的传质传热形式之一。通过对溴化锂溶液在降膜吸收过程中传质和传热特性的分析,使用基于有限元法的COMSOL Multiphysics软件,建立了溴化锂溶液和水蒸汽降膜吸收的物理数学模型,计算了液膜内部温度和质量分数的分布、界面处传质通量、界面处传热通量、传质传热速率和液相传质传热系数。根据计算结果分析了喷淋密度对平均传质通量、平均传热通量和平均传质传热系数的影响。结果表明:平均传质系数和平均传热系数均随着喷淋密度的增大而增大;平均传质通量和平均传热通量均随喷淋密度的增大而先增后减。     

海水淡化中降膜蒸发过程的实验研究

由于横管降膜蒸发具有传热系数高、热耗低、可利用低品位能源等优点,横管降膜蒸发技术成为低温多效海水淡化技术中应用最广泛的方法.搭建了单管横管降膜试验台,观测了横管降膜蒸发的流动过程,研究了横管降膜蒸发过程中的流动特性和传热特性,归纳了管间距、喷淋密度对横管降膜蒸发过程中流动特性和传热特性的影响.实验结果表明:喷淋密度的增...     

R32在水平强化管内的流动沸腾换热特性研究

为研究制冷剂在内螺纹管内的换热情况,搭建集蒸发冷凝性能测试于一体的实验台,研究了替代工质R32在水平内螺纹管内的流动沸腾换热特性和压降特性。实验测试管外径分别为7和8 mm,进口过冷度和出口过热度为3～5℃,制冷剂质流密度为300～700 kg/(m~2·s),饱和温度保持在5～10℃,实验段水侧雷诺数为12 000～20 000,热平衡误差保持在5%以内。结果表明:制冷剂侧表面换热系数随制冷剂质流密度的增大而增大,随饱和温度的增大而减小,而水侧雷诺数Re对其并无影响;总传热系数随制冷剂质流密度、水侧雷诺数Re的增大而增大,随饱和温度的增大而减小;试验段压降随制冷剂质流密度的增大而增大,随饱和温度的增大而减小,水侧雷诺数对其无影响;在相同工况下,7 mm管比8 mm管的制冷剂侧换热系数以及总传热系数都大,但是其压降也比8 mm管大。     

水平管降膜蒸发传热系数影响因素的实验研究

搭建水平管降膜蒸发实验台,分别进行实验流体为海水和纯水的实验,将其结果在不同热流密度、雷诺数(Re)、蒸发温度等条件下进行比较。研究结果表明,在小温差和较低雷诺数下,热流密度对水平管降膜蒸发传热系数基本无影响;两种流体的传热系数均随雷诺数的增大而出现先增后减的趋势;随蒸发温度的升高,海水的传热系数逐渐降低,淡水则逐渐升高;两种流体具有不同的水平管降膜蒸发临界雷诺数。     

横管降膜蒸发太阳能海水淡化装置的性能分析

在分析横管降膜蒸发机理的基础上，设计了一台降膜蒸发太阳能海水淡化装置，并对影响该装置性能的因素进行了实验研究。结果表明，该装置比传统的叠盘式太阳能海水淡化装置瞬态时间短，蒸发效果好，运行温度低。保持合理的海水喷淋密度，使海水在管外降膜蒸发，可使装置在较宽的温度范围内(70～9012)运行，且具有较高的淡水产量和能源利用率(7096以上)。     

水平管外降膜蒸发传热特性的数值模拟

为深入研究液膜内的微观传热机理,对水平管外降膜蒸发的传热特性进行了数值模拟,获得了液膜厚度、液膜流动速度和传热系数等热力参数在液膜内的分布特性。通过与实验数据的对比验证了数学模型的准确性。研究结果表明:在饱和蒸发温度62℃、传热温差2.8℃、管外径25.4mm和液膜入口速度0.071~0.15 m/s条件下,沿圆周方向,液膜厚度减小,传热系数增加,直至达到液膜热力发展区,膜厚和传热系数趋于稳定;受液膜内温度变化的影响,液膜内的粘度、表面张力和导热系数的变化对液膜传热特性产生显著影响。     

水平管降膜冷态流动形态及滞后现象实验研究

以25.00 mm铝黄铜管水平管外降膜流动过程为研究对象,对以水为工质的管间流动形态及管间距对临界雷诺数的影响进行研究,基于观察到的流动形态变化的五个阶段分析了流型转换的滞后现象。计算了泰勒波长理论值并与实验测量值进行对比分析。研究结果表明,流动形态的五个阶段,临界雷诺数随管间距增大而增大,滞后现象存在于各个临界流态转化点中,柱帘-帘阶段滞后区间最大,实验泰勒波长较理论值略低,且在理论值附近波动。     

水平内螺纹铜管内R404A的冷凝压降特性

对R404A在内螺纹铜管内冷凝压降进行了实验研究。为了给R404A在小管径换热器中应用的可行性提供依据,研究缩小管径带来压降上升的特性,设置了不同的影响因素来研究R404A在内螺纹铜管中的冷凝压降特性。实验工况为:饱和温度35～45℃,质流密度200～900 kg/(m~2·s),热流密度10 kW/m~2,入口干度0.1～0.9,内螺纹铜管管径分别为5、7和9.52 mm。实验结果表明:饱和温度对冷凝压降的影响主要集中在较高的质流密度区间,压降随饱和温度的升高而降低;压降随质流密度的增大而上升,随管径的减小而增大;随着干度值的降低,冷凝压降从一个峰值开始逐渐下降,其中5 mm管的压降下降速率最大;通过对比相对传热系数得出3种内螺纹管中,5 mm管的综合性能更好。     

海水淡化系统水平管降膜蒸发器传热系数研究

针对海水淡化系统水平管降膜蒸发器,总结和分析管内冷凝侧与管外蒸发侧的换热系数关联式,比较管内径、入口蒸汽流速、蒸汽冷凝温度、出口蒸汽干度对管内蒸汽冷凝侧换热系数的影响;研究传热温差以及喷淋密度对管外蒸发侧换热系数的影响。结合不同的污垢系数,进行了总传热系数的影响因素分析,为海水淡化系统的工程设计提供依据。     

竖直圆管内R113的降膜换热特性数值模拟

为开发适用于低温热源的高效降膜蒸发换热装置,本研究采用FLUENT软件对低沸点有机工质氟利昂(R113)在竖直管内汽液两相逆流降膜蒸发进行模拟研究。汽液界面捕捉选用VOF模型,并通过udf编程模拟汽液两相蒸发传热,研究了喷淋密度、热流密度及入口温度对R113降膜蒸发换热的影响。结果表明:在一定结构参数下,存在降膜换热最佳喷淋密度;在一定喷淋密度下,热流密度对降膜换热影响显著,且热流密度越高换热效果越好;随着入口温度升高,降膜换热效果削弱,且高于某温度后其对降膜换热几乎没有影响。     

水平肋片管外自然凝结换热特性研究

基于Nusselt凝结传热理论,沿肋片管圆周方向划分有限个微元角,建立了每个微元角内肋侧壁、肋间基管及肋顶三个区域的凝结传热模型,通过求解非淹没区和淹没区总传热量,推导管外平均传热系数计算式。计算不同肋片高度、肋密度时,R134a饱和蒸汽的管外平均凝结传热系数。结果表明:随肋密度的增加,平均传热系数先增大后减小,肋密度为25fpi时传热最佳;高肋片管的平均凝结传热系数大于低肋片管的,肋片高度达到一定值时,平均传热系数几乎不随肋高增加而增加。当R134a饱和蒸汽为20℃时,两种不同翅片密度的管外平均凝结传热系数随温差的增大而减小,并通过所建模型得到的计算值与Beatty-Kate模型进行了比较,平均误差分别为约16.1%和8.3%,故所建模型基本反映肋片管外蒸汽凝结传热机理。