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。     

制冷用水平管降膜蒸发研究进展及一种新型布液器

水平管降膜蒸发器广泛应用在现代工业的诸多领域,其优化设计和高效应用对于节能和环保具有重要意义.介绍了水平管降膜蒸发的基本原理,对水平管外液膜厚度分布、新型强化管换热性能及布液器结构的最新研究进展进行了综述,回顾了水平管降膜蒸发的研究成果.布液器是系统的关键部件,其性能优劣在很大程度上影响系统的稳定性和效率.在此基础上提出了一种新型布液器的设计方案,为降膜蒸发器的进一步研究和设计提供了参考.     

大型水平管降膜蒸发器管外热力参数分布计算分析

将分布参数方法与三维有限容积数值计算方法相结合,对大型水平管降膜蒸发海水淡化装置内的海水蒸发过程进行了模拟计算,获得了海水温度、海水盐度、二次蒸汽流速等参数的三维空间分布。详述了传热系数、海水沸点升高、传热温差等参数的空间分布特征。为低温多效蒸发海水淡化装置的工作特征理论提供了支持,为海水淡化装置的大型水平管降膜蒸发器分析与设计提供了理论基础。     

水平管降膜蒸发器的全三维数值模拟

针对水平管降膜蒸发器运行和优化设计中存在的流动与传热问题,建立了水平管降膜蒸发器实体的三维分布参数模型,采用数值模拟方法对蒸发器内海水流场、温度场等特性进行了深入研究,获得了相应热力参数分布的详细信息,直观地刻画了蒸发器内部的工作过程以及复杂流动与换热现象。通过数值解与实际值的比较,对模型进行了验证,结果表明:第1、2管程蒸汽进口区总传热系数最大,海水表现出喷淋密度上高下低、盐度上小下大等细观规律;供入海水流量在280～370 t/h范围内变化对二次蒸汽与加热蒸汽的温差影响较大,而对二次蒸汽产量没有明显的影响,说明海水流量偏离设计值会造成整个海水淡化系统无法正常运行。     

水平外波纹管降膜管间流型转变

相比于光管,外波纹管的壁面凹凸结构可增加换热面积,从而提高水平管降膜蒸发器的传热特性。准确预测溶液管间流型是提高传热传质性能的关键步骤。建立了水平管降膜实验装置,研究管间距、溶液浓度、管型对降膜流动过程管间流型转变的影响。结果表明:随着雷诺数(Re)的增加,管间流动形态依次出现滴状流、滴柱状流、柱状流和柱片状流和片状流;对于每一种流型转变所对应的Re,外波纹管明显低于光管,并随管间距的增大而增大,随NaCl溶液质量分数的增大而减小;相较于光管,两种外波纹管更易在较低Re下获得各稳定流型。流型转变边界可以通过流体Re与伽利略数(Ga)之间的函数关系式描述。通过拟合实验数据,得到了3种管的流型转变关系式。     

管束排列方式及管间距对水平管外液体成膜情况的影响分析

针对水平管降膜蒸发器管外液体的成膜情况,采用数值模拟方法,分析了管束排列方式及管间距等结构参数对水平管外液体成膜情况的影响.结果表明:管束布置方式、管间距对顶排管的影响不大,对于顶排管以下的管排来说,叉排方式时的液膜厚度要明显小于顺排方式的液膜厚度;随着管间距的增大,第二根管壁上的液膜厚度逐渐减小.     

水平管降膜蒸发器中不同形式的布液器对内部流场流动影响的数值模拟

应用Fluent两相流VOF模型,数值模拟水平管降膜蒸发器内部流场流动的过程。提出3种不同结构的布液器,分别对蒸发器内部流动特性进行了比较分析,得到气液两相图、速度云图、XY图等。模拟结果表明:中间开孔布液器使两部分蒸发管阵产生的蒸汽通过中间蒸汽排气口疏导出去,换热面大,使液体分配较均匀,更为合理,有利于蒸发器内部整体流场的优化设计。研究结果可为降膜蒸发器的优化设计提供理论依据。     

波纹管降膜蒸发器传热性能数值模拟

为了理解波纹管降膜蒸发过程中涉及的液膜传热过程,本文采用VOF法建立了二维气-液两相分层流动CFD模型,考虑了液相流量,传热温差,蒸发温度,液相粘度等参数对传热效果的影响,根据模拟结果给出了波纹管降膜蒸发器的流量可操作范围。模拟结果和实验数据比较吻合。     

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。     

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.     

制冷系统水平管降膜蒸发器换热性能的影响因素分析

在理论上对制冷系统中降膜蒸发器进行基本分析,介绍降膜蒸发器的发展背景、发展进程以及工作原理和结构,分析降膜蒸发器的蒸发管上方制冷剂分布器的分配效果和结构、液膜流动特性、制冷剂流量、蒸发器内部的管阵布置方式、蒸发管的表面特性、管束规格和几何排列、气流扰动情况和润滑油等影响因素对降膜蒸发器传热性能的影响,比较降膜蒸发器与其他蒸发器的特点,介绍降膜蒸发的某些技术难题。     

叉流高效降膜蒸发器传热传质规律研究

建立了描述叉流式和膜蒸发过程的理论模型,预测结果与实验基本相符,在分析和探讨蒸发器传热传质规律过程中,发现根据入口水温的不同,蒸发器可分别用于蒸发冷却和海水淡化,从蒸发冷却和加热蒸发两个角度讨论了气流,水流及蒸发器结构参数对系统性能的影响,为蒸发器的优化设计奠定了基础。     

横管降膜过程中液膜内流动和传热特性分析

横管降膜流动过程中,液膜速度和温度及其分布是影响传热传质的关键因素,由于实验研究方法的局限性,实验研究结果一般只是液膜内各参数的平均值,而液膜内部的速度和温度具体分布特性却很难得到。借助FLUENT软件,利用VOF模型研究了橫管外液膜速度和温度及其分布特性。通过建立三维数理模型,模拟研究了常温常压下,橫管外液膜无相变条件下横管液膜的传热过程,并从边界层的角度解释了液膜波动对传热过程的影响。     

沿垂直壁面气-液降膜流动传质过程的数值研究

在考虑气-液两相间质量源项和能量源项的条件下,基于VOF算法,建立了水和空气沿竖直平板壁面两相降膜流动传热传质的CFD模型。利用该模型研究了水和空气两相间的传质特性,分析了液膜波动、进气进液速度以及温度对传质的影响,计算结果表明:一定程度的液膜波动、进气速度和进液速度的提高、气-液之间的温差的增加,都能强化气-液之间的传质过程。     

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。     

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...     

水平管降膜蒸发器管外液体流动研究及膜厚的模拟计算

针对应用于空调和制冷系统的水平管降膜式蒸发器，建立了FLUENT数值模拟计算的物理模型。以制冷剂R134a为研究对象，对不同流量、不同布液器开孔孔径、不同管束结构下管外制冷剂液体的流动情况进行了模拟计算；并实现了绕管周方向不同角度液膜厚度的读取。     

LHP圆盘式蒸发器三维传热与流动分析

通过补充相变蒸发界面传热传质热力学关系式,构建了回路热管(loop heat pipe,LHP)圆盘式蒸发器的流动与传热多区域耦合分析三维数学物理模型,并基于FLUENT软件对某种甲醇-不锈钢平板型蒸发器内的流动与传热情况进行了数值求解。数值分析结果表明,蒸发器内的传热与流动受几何结构影响明显,表现出较强的方向差异;不同热负荷条件下,补偿腔内流体的流动与传热特性呈现出较大差别,受到回流液速度和温度、毛细芯界面蒸发质量流量、毛细芯反向导热和侧壁漏热等多种因素共同影响。计算方法和研究结果,可以为平板型蒸发器内流动与传热特性的定量分析提供依据。     

水平螺旋槽管壁面液膜传热特性的研究--流体性质对液膜厚度的影响

考虑到薄膜表面张力和重力的影响,利用流体力学的基本方程建立了小流量液体在水平螺旋槽管外管壁形成壁面液膜的流动和强化传热的拟线性模型,得到了液膜厚度的解析表达式,进而分析了流体性质对壁面液膜厚度的影响。结果表明：对于同一种喷淋液体水,随着温度的升高,液膜厚度受表面张力和槽道表面曲率的影响逐渐减弱,液膜厚度趋向于均匀一致,具有更好的传热传质性能;用水作喷淋液体和煤油、原油相比较,有其特殊的优点,所以工业上常用水作为喷淋式换热器的喷淋液。