不同参数对含盐污水在蒸发管中流动特性影响的数值模拟分析

蒸发处理是炼化企业产生的含盐污水处理的方法之一,但是蒸发过程存在着因流动条件差异而导致传热效果不佳的问题。以降膜蒸发含盐污水为研究对象,通过数值模拟的方法分析不同参数对蒸发管传热传质效果的影响。结果表明,液体入口速度不同对蒸发管加热效果的影响是复杂的,入口速度适当增大导致轴向速度增大,虽然液体加热时间会变短,但加热效果更好;增大布膜间隙对近壁面处温度分布有积极作用,但在距管中心13.5～18.0mm范围内气相湍流强度略低,布膜间隙为1.25 mm时的温降相较于1.0 mm和1.5 mm间隙时的温降大;含盐污水盐度增大对蒸发管传热传质效果不利,特别是在近壁面处温降增大,内部湍流强度在沿径向方向距管中心0～19 mm范围内增大,近壁面处距管壁4 mm范围内速度增大。     

波纹管管内降膜流动与传热特性的研究

应用CFD软件模拟分析流体在竖波纹管和竖直圆管内的降膜流动情况,采用立式蒸发式冷凝器试验平台,在不同喷淋密度下,测量温度和流量等参数,计算波纹管管内各相间传热传质系数,并与相同参数(流速、温度)条件下圆管管内传热传质系数进行比较。模拟结果表明,在相同的喷淋密度下,波纹管竖管内水膜分布较圆管均匀;试验结果表明,随着喷淋密度在一定范围内增加,水膜传热系数、空气-水当量传热系数、总传热传质系数均增大,且波纹管的传热性能明显优于圆管。     

水平管外降膜流动和膜厚分布三维数值分析

运用Fluent软件对水平管蒸发器管外降膜流动进行三维数值模拟,分析了换热管间为柱状流时水在管外流动过程及液膜分布,研究了喷淋密度和管间距对管外液膜厚度的影响。模拟结果表明,管间为柱状流时,液膜沿管外壁面分布不均匀,管外壁面局部液膜厚度与其所处轴向位置和周向角度有关。在波峰截面,增加喷淋密度或管间距,液膜厚度均明显增加;在液柱截面,改变喷淋密度或管间距仅对上半管周的液膜厚度有影响,且液膜厚度随着喷淋密度的增加而增大,随着管间距的增大而减小。     

水平管降膜蒸发器管外液膜铺展数值分析

运用FLUENT软件对水平管降膜蒸发器管外液膜的铺展过程进行数值模拟,分析了流量、管间距、管径及流体温度对水平管外液膜铺展的影响。模拟研究结果表明,液膜在水平管外分布不均匀,液膜铺展呈现波峰-平稳-波峰的周期性规律。在整个铺展区域内液膜厚度随流体体积流量的增大而增大,随流体温度的增大而减小;在叠加区内液膜厚度随着管间距的增大而增大;在平稳区域和冲击区域内液膜厚度随着管间距的增大而减小。周向角θ为45°时,液膜厚度在叠加区随管径的增大而增大;周向角θ为90°、135°时,液膜厚度在整个铺展区域内随管间距的增大而减小。     

烃水混合蒸气立式降膜蒸发冷凝器设计

为克服传统设计模型的缺陷,在传质传热分析基础上,建立了烃水混合物立式多管式降膜蒸发冷凝器传热设计的管长方向等距积分模型,并对模型进行求解。实例证明,新模型适用性较好。     

降膜蒸发研究进展

降膜蒸发广泛用于工业过程的各个领域,如海水淡化、食品加工、造纸等。分析了水平管式、竖直管式以及板式降膜蒸发器中的各种流型,综述了国内外降膜蒸发的研究现状,重点介绍了降膜蒸发器中的传热、传质、干壁现象、波动现象以及分布器对传热的影响,并对现有研究成果进行了总结。全面阐述了降膜蒸发的研究成果,以期有效指导实验研究及生产实践工作。     

波纹管与缩放管传热性能比较及场协同分析

利用FLUENT软件对波纹管、缩放管和光管夹套间空气对流传热进行了数值模拟,结果表明波纹管有较好的综合强化传热性能。应用场协同理论分析了波纹管、缩放管强化传热机理,发现在波纹管波峰下游处,温度梯度和速度场之间的夹角变小,纵向速度场和温度梯度场更加均匀,协同程度最好,从而强化传热。通过实验验证了数值模拟的可行性。     

影响脂肪酸降膜蒸发传热的因素

在垂直降膜管上进行脂肪酸混合物降膜蒸发传热的实验研究,分析了进料流量、热通量和操作压力等因素对传热性能的影响,实验结果表明,在层流情况下,流量的增加不利传统,热通量和操作压力的增加对表面蒸发传热有利,并得到垂直管内降膜蒸传热系数的实用关联式:h^*=4.107Re^-0.9477。     

内置洁能芯换热管强化传热数值模拟研究

从数值模拟的角度,采用CFD流体分析软件Fluent6.0对洁能芯进行流动特性与传热特性的研究,参照洁能芯强化试验进行模拟,将试验结果与模拟结果进行比较。结果表明,内置洁能芯换热管内流体流动由通常的直线流动变为有规律性的三维螺旋线旋转流动;在转子的作用下热量传递有效增强,换热速率较快,换热管的表面传热系数在整个管长方向分布比较均匀,说明流体被充分地混合,传热效果较好;内管流体沿管长方向温度均匀下降,整体变化了3℃左右。     

蜂窝型加湿器流体动力学模拟及传热传质分析

蜂窝型加湿器是具有多用途的高效传热传质器件,仅就用于海水淡化和蒸发冷却领域的加湿器性能进行研究.利用流体体积法建立了蜂窝型加湿器的流体动力学模型(CFD),反映了稳态的三维气液两相流动的传热传质过程.在不同的空气进口参数及喷淋条件下,用该模型分别对蜂窝型加湿器在海水淡化和蒸发冷却中的流场与温度场分布进行了模拟研究.在此基础上,分析了通道中气流的含湿量分布,从而为加湿器在海水淡化和蒸发冷却不同领域中的设计计算提供了理论指导.     

聚碳级双酚A新型精制设备与工艺

研究了聚碳级双酚Ａ生产中微量苯酚的脱除过程，开发了新型降膜蒸发气提设备与工艺，提出了工业放大的设计模型。小型中试的试验结果表明，新型降膜蒸发气提装置结构简单，液膜分布均匀，容易实现高真空操作，保证了产品的纯度和色度。惰性气体的引入，强化了传热、传质过程。降膜蒸发气提法与传统的方法相比较有明显优势，对聚碳级双酚Ａ的生产有重要意义     

表面蒸发式空冷器的应用

1·工作原理蒸发空冷是利用管外水膜的蒸发强化管外传热。其工作过程是用泵将设备下部水池中的循环冷却水输送到位于水平放置的光管管束上方的喷淋水分配器,由分配器将冷却水向下喷淋到传热管表面,使管外表面形成连续均匀的薄水膜;同时用风机将空气从设备下部空气入口吸入,使空气自下向上流动。此时传热的管外换热除依靠水膜与空气流间的显热传递外,还由于水具有较高的汽化潜热性能(水在一个大气压下的汽化潜热为570kcal/kg),管外表面水膜的迅速蒸发也吸收了大量的热量,强化了管外传热,使设备总体传热效率明显提高。2·特点蒸发空冷器从结构…     

考虑湿润比和横向对流的降膜吸收过程的数值模拟及分析

针对以溴化锂水溶液为工质的水平管吸收器，考虑湿润比和横向对流作用，建立了描述水平管外表面的降膜流动吸收传热传质耦合过程的数学模型。采用涡量流函数法求解，得到了考虑横向对流和湿润比时的液膜内部参数分布。模拟计算及分析的结果表明，横向对流可以强化传热传质效果；湿润比降低则吸收性能变差；吸收器传热系数和换热量随溶液喷淋密度增大而增大，而传质系数和吸收速率则先增大后减小，存在最佳喷淋密度。     

缩放换热管应力分析

用有限元方法和实验应力分析的方法对缩放换热管在内压作用下的应力分布规律进行研究。结果表明,光滑管加工成缩放换热管后,在波峰和波谷处有较严重的应力集中现象,且在管壁厚度方向存在应力梯度,最大应力出现在波谷内表面处。通过分析指出了影响最大应力的因素,并给出了优化结构尺寸。     

竹节强化传热管综合性能数值研究

基于无源强化传热理论,提出一种新型竹节强化传热管。采用数值模拟方法研究了不同突起间隔及突起高度时管内流体的传热及阻力降性能,并与光管进行了对比。结果表明,管壁面的扩张与收缩引起流线的弯曲,并造成近壁面流体对壁面的冲刷,产生流体分离,促进核心流体与边界层流体的混合,减薄层流底层,强化了对流传热,同时增大了换热面积;由于管内流体流线的反复变化,流体的阻力降显著增加。对比结果表明,该新型竹节管较光管的综合性能有所提高;数值结果显示出强化管内部流体的速度分布及温度分布细观信息,为强化管的理论分析提供了依据。     

基于CFX的水平管等径三通失效分析数值模拟

应用计算流体动力学（CFD）方法及CFX软件,建立水平管等径三通中的流体湍流和冲蚀数学模型。考虑等径三通近壁面处湍流的衰减,设定流动介质的气相为连续相,液相为离散相,边界条件设定为质量入口和压力出口组合,其中进口为气液两相质量流量和体积分数,出口为截面平均静压。采用稳态模拟和有限体积法对充分发展的气液两相流管内流动进行数值模拟,经过计算得到流动介质的速度流线、速度矢量及气液分布。其中,气相速度最大为21．2m／s,液相速度最大为13．4m／s;流速增大时,气液两相流的壁面切应力相应增大,气相最大切应力为36．87Pa,液相最大切应力为68．24Pa。剪切力破坏管壁腐蚀产物膜,加剧腐蚀产物膜的脱落。综合各因素解释等径三通冲蚀磨损的原因,同时结合失效样品壁厚检测结果,论证气液两相流对水平管等径三通冲蚀磨损的失效规律。     

水平管蒸发器管外降膜流动数值分析

利用VOF模型研究水平管蒸发器管外气液两相的降膜流动,分析了喷淋密度、换热管外径及水温对管外液膜厚度分布的影响。模拟计算结果表明,周向角度为90°～170°时,液膜厚度分布更加均匀,且液膜厚度随着喷淋密度的增大而增加;换热管外径在?19～?51mm时,随着管外径的增大,液膜平均厚度显著减小,但换热管外径继续增大时,膜厚减小的幅度趋于平缓;随着水温的升高,管外液体流动加快,导致液膜厚度减小。     

蒸发式冷凝器管外水膜分布

对国内外蒸发式冷凝器研究进展进行了综述,并主要从管外水膜的影响方面就性能改进提出了分析,进行了可视化研究。研究结果表明,扭曲管和管外亲水处理都能获得较好的水膜分布,而且还可以达到减小水膜热阻和提高蒸发式冷凝器传热性能的目的。     

己内酰胺降膜再沸器的大型化优化设计

针对己内酰胺精制装置降膜再沸器外购设备占用资金多、周期长的问题,深入研究了各种形式再沸器的结构、原理,完成了具有三级分布（十字管分布器、筛板式分布盘和导流插件）的降膜再沸器的优化设计,通过三级分布器将进料在换热管内壁均匀分布并成膜,促进了己内酰胺的蒸发,提高了传热效率,实现了降膜再沸器国产化和大型化。     

螺纹管强化降液膜流动时的传质传热及其应用

本文对液体沿带有不同螺距的螺纹表面呈降膜流动时,液膜和固体管壁之间的液-固传质、液膜与管壁之间的传热、以及液膜和膜外的气体之间的气-液传质进行了研究。和流体流过光滑管表面的试验结果相比较,表明螺纹表面对降膜流动中的传递过程产生明显的强化作用,得到相应的关联式。并列出了在降膜流动设备中进行的伴有强放热效应的化学吸收过程的质量和热量传递的数学模型,由此对螺纹管应用于类似过程的实际效果进行了估算。