影响水平管和垂直管降膜蒸发器蒸发含盐污水过程中传热系数的因素分析

采用降膜蒸发器处理含盐污水,考察了进料量、蒸发温度和传热温差等对水平管降膜蒸发器和垂直管降膜蒸发器传热系数的影响。结果表明,随着进料量的增加,水平管降膜蒸发器的传热系数呈先增大后减小的趋势,在进料量为2t·h~(-1)左右时,传热系数最大,约为2.48kW·m~(-2)·℃~(-1);随着蒸发温度的升高,两种降膜蒸发器的传热系数呈增大的趋势,但是在相同条件下,处理的含盐污水浓度越高,传热系数越小;另外,在同样的蒸发温度下,垂直管降膜蒸发器的传热系数小于水平管降膜蒸发器的,且随着蒸发温度的升高,两种降膜蒸发器的传热系数差别越明显;随着传热温差的增大,两种降膜蒸发器的传热系数逐渐减小。     

水平管降膜蒸发器和垂直管降膜蒸发器用于油田废水处理的比较

针对油田废水的蒸发浓缩,计算和对比了水平管和垂直管降膜蒸发器的特性,考查进料流量和温度都对两种降膜蒸发器传热系数的影响程度。结果表明,垂直管降膜蒸发器要差于水平管降膜蒸发器具有的传热性能。而且水平管降膜蒸发器具有处理大流量、高温度废水的性能,当然也需要在汽液分离方面进行改善以获得理想的蒸发效果。     

基于气提效应的竖管内降膜蒸发器性能研究：水力学特性

降膜蒸发器具有传热速率高、持液量小、无静液柱引起的沸点上升等特点,适用于小温差传热,但系统需要一个循环泵。本文提出采用蒸汽输送液体的新型降膜蒸发模式来实现无泵循环,使系统结构更为简单、紧凑,可靠性更高。利用现已广泛使用的弹状流输送理论建立输送单元数学模型,研究其水力学特性。结果表明本新型气提输送降膜蒸发器在蒸汽引入率为0.3%～5%时即可实现弹状流的稳定输送。对每一个输送流量,存在一个最大扬程和最小吸程。且在相同液相表观速度下,最大扬程对应最小吸程。     

操作参数对双蒸发压缩/喷射制冷系统性能的影响

实验研究了操作参数（冷凝器进水温度、高温蒸发器进水温度和低温蒸发器进水温度）对双蒸发压缩/喷射制冷系统及两相喷射器性能的影响。结果显示,喷射器引射系数随冷凝器进水温度和高温蒸发器进水温度的升高而减小,随低温蒸发器进水温度的升高而增大;喷射器压升比随冷凝器进水温度和高温蒸发器进水温度的升高而增大,随低温蒸发器进水温度的升高而减小。冷凝器进水温度和高温蒸发器进水温度对制冷系统性能的影响较大,而低温蒸发器进水温度对制冷系统性能的影响较小。其中,冷凝器进水温度每降低5℃,制冷系统COP增加0.44;高温蒸发器进水温度每升高2℃,制冷系统COP增加0.16。结果可供双蒸发压缩/喷射制冷系统的设计和运行参考。     

多组分降膜蒸发传热计算方法研究

在降膜蒸发器设计过程中,现有的多组分降膜蒸发传热计算方法未考虑传质的作用,其计算结果与实际工程设计相比存在较大的偏差。文中探讨了多组分降膜蒸发传热机制,充分考虑降膜蒸发的传热传质耦合作用,提出了适用于多组分降膜蒸发传热计算的关联式。针对多组分物料物性随蒸发浓缩发生变化的特点,建立了降膜蒸发器蒸发传热的分段设计方法。完成了丙二醇水溶液降膜蒸发不同单元数的分段传热计算,计算结果表明:分段计算与不分段计算的管内传热系数与总传热系数的偏差率分别为23%—30%及12%—16%。随着计算单元数的增加,降膜传热系数偏差率的变化会逐渐减小,设计计算过程中可以根据精度要求确定最佳计算单元数。此研究工作为降膜蒸发器的工艺设计提供了参考。     

异形竖板降膜蒸发器浓缩菠萝汁的实验研究

讨论了异形竖板降膜蒸发器蒸发浓缩菠萝汁时的传热及其结垢性能,给出了总传热系数K与流量、糖度、温差以及蒸发温度的实验关系式。实验结果表明,异形板式降膜蒸发器适用于菠萝汁的蒸发浓缩,在食品工业上具有一定的应用前景。     

操作参数对双蒸发压缩/喷射制冷系统性能的影响

实验研究了操作参数(冷凝器进水温度、高温蒸发器进水温度和低温蒸发器进水温度)对双蒸发压缩/喷射制冷系统及两相喷射器性能的影响。结果显示,喷射器引射系数随冷凝器进水温度和高温蒸发器进水温度的升高而减小,随低温蒸发器进水温度的升高而增大;喷射器压升比随冷凝器进水温度和高温蒸发器进水温度的升高而增大,随低温蒸发器进水温度的升高而减小。冷凝器进水温度和高温蒸发器进水温度对制冷系统性能的影响较大,而低温蒸发器进水温度对制冷系统性能的影响较小。其中,冷凝器进水温度每降低5℃,制冷系统COP增加0.44;高温蒸发器进水温度每升高2℃,制冷系统COP增加0.16。结果可供双蒸发压缩/喷射制冷系统的设计和运行参考。     

伞板式降膜蒸发器传热性能的实验研究

本文以水和5％～40％的碳酸钾溶液为工作介质，对伞板式降膜蒸发器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，证明了此结构的蒸发器在小流量情况下液膜不易破裂的特性。     

降膜流动板结构变化对传热性能的影响

通过实验考察了不同降膜流动板结构对液膜传热性能的影响。实验过程针对光滑平板及新型翅片板进行降液膜传热实验,分析了不同流量不同黏度下不同板结构的降液膜传热性能。水在不同板结构下平均传热系数随着流量的增加而增加,翅片板由于增加液膜湍流程度并改善液相分布状况使平均传热系数相对于平板提高5%—15%。对于蔗糖溶液液膜流速随着黏度的增大而有所降低,换热板表面液膜的湍流程度下降,另一方面黏度增大导致液相与换热板表面的接触角增大换热板润湿面积减小,导致各类板结构传热系数均有所降低,而带有翅片结构的降膜板更适用于高黏度液相传热,尤其在液相流量大于150 L/h时提高10%以上。流动形态及液相物理性质都会影响降膜传热性能,文中通过实验对降膜传热过程提出了强化措施,尤其是通过改进降膜流动板结构优化液膜流动形态强化传热。     

水平管降膜蒸发器的传热性能

在换热面积为2.375m2的水平管降膜蒸发试验平台上,采用5052铝合金管作为换热管,以实际海水为原料,进行了低温多效海水淡化中水平管降膜蒸发器传热性能研究试验。研究了料液喷淋密度、管外蒸发温度、总传热温差、海水盐度以及管内蒸汽中不凝气含量等因素对海水淡化过程降膜蒸发器总传热系数的影响。结果表明,在试验条件范围内,总传热系数随着料液喷淋密度和管外蒸发温度的升高而增加,随着传热温差的增大而降低;冷凝侧有不凝气存在时,总传热系数下降幅度较大;海水浓度对传热系数影响较小;在控制不凝气含量的条件下,传热系数在3500W/(m2?℃)以上。试验结果为海水淡化的工程设计和生产优化提供了依据。     

氨水溶液降膜蒸发实验

发生器和吸收器的传热性能是影响制冷机组和双工质发电机组做功效率的关键因素,为了提高中低温地热（余热）在热泵机组和地热双工质发电系统中的利用效率,本文选用50%和60%的氨水溶液作为循环工质,对约6 m长的竖管降膜蒸发器的传热特性进行实验研究,分别讨论喷淋密度和热水温度对垂直降膜蒸发器的传热系数、氨蒸气量和蒸发压力的影响。结果表明,降膜蒸发器的传热系数和氨蒸气量随喷淋密度的增加先增大后减小,传热系数和蒸发压力随着热源温度的增大而增加;50%和60%的氨水溶液喷淋密度最佳值分别在0.2200～0.2500 kg/(m·s)和0.2600～0.2900 kg/(m·s);传热系数和热源温度呈线性关系。氨水溶液的实验传热系数明显高于现有文献中水的实验传热系数,通过两种不同浓度的溶液对比发现,60%的氨水溶液传热性能明显优于50%的氨水溶液。     

循环冷却水系统中逆流湿式冷却塔的特性研究

以循环冷却水系统中的逆流式湿式冷却塔为研究对象,详细阐述了空气湿球温度、水流量和进塔水温对冷却塔热力学性能的影响。水温降低幅度越大,冷却塔冷却效能越好。结果表明:增加进口空气湿球温度或水与空气进料质量比,冷却塔冷却效能降低;水进口温度的变化对塔冷却效能影响较小;水与空气进料质量流量比高时,沿塔高显热交换潜力降低,质量流量比低时,沿塔高显热交换潜力增加。     

Fluidized bed film coating of cohesive Geldart group C powders

The difficulty of coating cohesive Geldart group C powders in a conventional fluidized bed is attributed to strong inter-particle force between fine particles leading to poor fluidization behavior. Dry coating approach involving deposition of nanosize particles on the surface of group C powders is considered to reduce the interparticle force and improve the fluidization behavior of fine powders. Polymer film coating at an individual particle level is achieved on these pre-coated fine powders in a commercially available spouting fluidized bed (MiniGlatt). The effect of operating conditions such as inlet air temperature, polymer concentration, polymer weight ratio, water percentage in solvent and spray rate of coating solution on the quality of film coating are investigated. Experimental results demonstrate that the quality of film coating goes down as polymer concentration in coating solution goes higher, whereas the lower inlet air temperature is found to enhance polymer film generation and coating quality. It is also observed that the higher polymer weight ratio promotes agglomeration without affecting the coating quality to a great extent. An optimum water ratio in acetone-water solvent as well as spray rate can be optimized to achieve superior coating quality with acceptable agglomeration ratio.Graphical abstractDry coating approach involving deposition of nanosize particles on the surface of group C powders is considered to reduce the interparticle force and improve the fluidization behavior of fine powders. Polymer film coating at an individual particle level is achieved on these pre-coated fine powders in a commercially available spouting fluidized bed (MiniGlatt). The effect of operating conditions such as inlet air temperature, polymer concentration, polymer weight ratio, water percentage in solvent and spray rate of coating solution on the quality of film coating are investigated. Experimental results demonstrate that the quality of film coating goes down as polymer concentration in coating solution goes higher, whereas the lower inlet air temperature is found to enhance polymer film generation and coating quality.

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Figure: SEM images of Aluminum-1 particles coated to investigate the effect of polymer concentration. (a, b) Spray rate 2.11 ml/min, polymer concentration 4%, inlet air temperature 40 °C, polymer weight ratio 4% and water in solvent 0%; (c, d) spray rate 2.11 ml/min, polymer concentration 16%, inlet air temperature 40 °C, polymer weight ratio 4% and water in solvent 0%.     

降膜结晶分离技术实验研究

采用萘－硫茚物系对新型高效降膜结晶技术的分离提纯机制进行了实验研究．考察了管外降膜结晶过程中结晶时间、料液流量、冷却水初始进口温度、冷却水降温速率及原料浓度对分离提纯效果的影响．实验发现降膜结晶过程中晶层生长并不完全是光滑界面的生长,而在某些条件下表现为粗糙界面的生长,即生长过程在某些条件下表现为两相区界面的生长．进一步对辅助提纯－发汗过程的工艺参数—发汗时间、发汗初始浓度的影响进行了实验研究．实验结果可用于降膜结晶传热传质机理的数值模拟．     

膜反转板式降膜再生器的性能

膜反转板式降膜再生器是一种结合板式降膜与膜反转技术的新再生器型式。掌握其性能对今后的工业应用十分重要。本文以一个膜反转板式降膜再生器与板式降膜再生器作为比较。在相同设计条件下设计获得两个不同型式的再生器，通过对数学模型的求解，进行了不同发生压力、溶液流量、进口浓度、进口温度及加热条件下两者传热传质性能的计算与比较。结果表明在不同工况条件下，两者性能变化有所不同。由此，在膜反转板式降膜再生器替代板式降膜再生器的应用中应当考虑它们变工况性能的差异。     

Numerical simulation on the falling film absorption process in a counter-flow absorber

Falling liquid film is commonly employed in variety of industrial systems, such as LiBr/H₂O absorption heat pump or chiller. In this paper, the falling film absorption in aqueous lithium bromide solution was investigated numerically using CFD software package-Fluent. The practical convective boundary condition at the cooling water side was considered. The heat transfer coefficient is assumed constant, and the coolant temperature changes linearly along its flow path. The numerical results indicate that the profile of temperature is exponential and their gradients are high due to the distinct heat effect associated with the absorption at the interface and the cooling effect of coolant at the wall at small downstream distance. As the downstream distance increases, the profile of temperature is nearly linear. The absorption heat and mass fluxes reach a maximum at the inlet region and decrease at the outside of the inlet region. Specially, the effect of variable physical properties on the absorption process was considered and discussed. The prediction of the total absorption mass transfer rate is about 6.5% higher when assuming constant properties.     

螺旋槽管降膜蒸发强化传热与结垢特性研究

降膜蒸发是海水淡化的一项主要技术。传热管是降膜蒸发器的核心部件。螺旋槽管是一种应用广泛的高效强化传热管,但在海水淡化中应用较少,缺乏相关的实验数据。为论证螺旋槽管用于海水淡化的可行性,首先在水平管降膜蒸发传热实验平台上,以自来水为工质,研究了螺旋槽管的强化传热特性,分析了喷淋密度、热通量、传热温差和蒸发温度对其传热的影响;然后借助低温多效蒸馏(LT-MED)海水淡化中试装置,在海水淡化实际工况下,运行测试180 d,研究了螺旋槽管的结垢特性。在本实验中,螺旋槽管传热系数较光管平均提高35%左右;其结垢厚度小于光管,结垢疏松多孔,易于清除。     

膜反转板式降膜吸收过程

结合板式降膜技术与膜反转技术的优势,提出了一种新型膜反转板式降膜吸收器。设计并建立了膜反转板式降膜吸收试验台,在试验台上完成了不同吸收压力、溶液流量、进口温度、冷却条件等对膜反转板式降膜吸收器传热传质性能影响的系列实验研究,得到该吸收器的传热传质性能。为膜反转板式降膜热质传递设备的科学研究、工程设计和实际应用提供了一定依据,也为进一步开发高效紧凑的热质传递元件及设备提供了一些方法和思路。     

除湿空调用膜反转规整填料性能

提出了溶液降膜吸收和膜反转技术结合的一种新型除湿器填料——膜反转规整填料。设计并搭建了膜反转规整填料液体除湿实验台,研究了溶液不同入口浓度、温度、流量和空气不同入口流量、温度、含湿量对液膜反转除湿性能的影响。本研究为膜反转规整填料在液体空气除湿方面的工程设计和实际应用提供了一定依据,也为进一步开发高效紧凑热质传递元件及设备提供了一些方法和思路。