海水淡化装置中水平管降膜蒸发研究进展

本文对水平管降膜蒸发管的传热特性和流型分布特征进行了概括和总结。同时，对液膜负荷、液体进口温度、分配器结构及换热面强化等对水平降膜蒸发性能的影响进行了阐述。提出了海水淡化装置中采用水平管降膜蒸发器的优越性，及需进行的相关研究。     

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。     

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。     

影响水平管降膜蒸发传热性能的因素

影响水平管降膜蒸发传热性能的因素齐和发，沈吟秋（大连理工大学化工学院）关键词水平管降膜；传热膜系数；浓度１引言水平管降膜蒸发器是二十余年发展起来的一种高效节能型蒸发器。目前，这种蒸发器已广泛应用于海水淡化、医药、食品、化工和致冷等工业中［１］。影响水...     

水平管降膜流动特性研究

水平管降膜蒸发传热的高效性使其在海水淡化领域有广阔应用前景。水平管间降膜流动过程中受到流量、管径、管材、气流速度等参数的影响,造成管间降膜流态发生变化。通过建立水平管降膜流态模型的非结构化网格,采用VOF法对水平管降膜流动进行三维模拟,得到水平管管外液膜流动过程的5个阶段,并分析出管径、流量、分布器开孔孔径、分布器开孔个数等因素对管间降膜流态的影响。     

水平管降膜蒸发器蒸发传热性能实验研究

对影响水平管降膜蒸发器蒸发传热过程的部分因素进行了实验研究,确定了一定范围内水平管降膜蒸发器的喷淋密度、热通量、蒸发温度、布管方式对管束总蒸发传热系数的影响,为实际应用提供了依据.     

影响水平管外降膜蒸发传热膜系数因素的研究

主要研究以水为介质、水平管为盲管的降膜蒸发器,并对影响该蒸发器管外壁蒸发侧传热膜系数的主要因素进行了分析.为今后实际应用多效水平管降膜蒸发器作好理论准备.     

海水淡化中水平管降膜蒸发的研究

水平管蒸发器最早由Lillie于1888年设计用于制糖工业,之后被用于蒸馏法海水淡化。早期的海水淡化装置多为浸管式多效蒸发装置,不但能耗高,容易结垢,且产品水含盐量高。1966年美国盐水局在Wrightsville Beach建立了水平管多效蒸发过程的实验模拟装置,实验发现光滑水平管的传热系数达到4000-6000kCal／m^2·h·℃。对于光滑管而言。水平管降膜的传热系数一般相当于闪蒸或竖管蒸发的1．5-2倍。     

水平管降膜蒸发传热的实验研究进展

介绍了水平管降膜蒸发的原理、特点及管束间液膜的流动形态,总结水平管降膜蒸发在实验条件不同时对传热性能影响的研究情况,并提出了进一步研究的方向。     

管形对水平管降膜圆周膜厚和Nusselt数的影响

针对海水淡化系统的水平管降膜蒸发,建立了二维数值模型,分析了光滑圆管和6种不同截面形状的蛋形管外降膜流动及传热特性。采用VOF方法考察了不同管型对管外液膜分布和传热特性的影响。数值结果表明:蛋形管外液体沿周向流动较圆管稍快,且可获得更均匀更薄的液膜;液膜厚度随半轴比ε增大而减小,随周向先逐渐减小后迅速增加,圆管和蛋形管的液膜最小值分别出现在周向相对坐标0.69和0.70~0.84附近。蛋形管的膜内量纲1温度较圆管的小,其热边界层厚度较薄,具有更好的传热性能。拟合数据得到,ε为2.4的蛋形管具有最好的传热性能,其Nusselt数可达0.32,较圆管的高出12.68%。最后,将数值模拟结果与文献中的数据进行了对比,验证了数值模型的可行性和合理性。     

水-水降膜蒸发器的模拟仿真和优化

由于具有换热性能突出、制冷剂充注量小等优点,降膜蒸发器已被广泛应用于海水淡化等行业。然而,由于存在液位控制和干斑效应等实际操作问题,在压缩式制冷系统中,降膜蒸发器的设计还需要进一步优化。为解决这个问题,构建了水-水降膜蒸发器的仿真模型。采用有限元方法,获得了沿管程的温度、热流变化情况。对于现有的四管程降膜蒸发器,在80℃蒸发沸腾和0.4 kg·s⁻¹的喷淋量下,为获得最大的换热量,进行了详细的模拟计算,基于模型的计算结果,建议采用两管程降膜、两管程满液的液位控制方式。本模型同时给出了沿管程换热时的传热系数分布情况,提出了满液降膜分界线,为后续的降膜蒸发器结构设计优化提供了新思路。     

水平管外壁液膜流动状态及其对传热的影响

采用智能化薄膜厚度测试仪对水平管外液膜流动状态进行了研究 ,得到液膜厚度的几率分布和平均厚度 .液膜的平均厚度不仅随液体负荷的增加而加大 ,而且与管外壁不同角度有关 ;液膜的波动状态受制于液体负荷与管径的共同影响 .定义了量纲 1波高 ,并通过实验数据回归得到量纲 1波高的经验关系式 .还进行了初步的传热实验 ,得到水平管外蒸发侧传热膜系数随量纲 1膜厚和量纲 1波高的变化 ,为进一步揭示蒸发侧传热的决定因素提供实验依据     

脂肪酸甲酯降膜蒸发器沸腾传热性能

利用传统的多管排列式蒸发器对高黏度、易结垢的混合物进行蒸发,容易造成布液器堵塞,且结垢后的传热管难以清理。因此根据物料特性,本文设计了一种新型的降膜蒸发器,采用大降液孔加倾斜环板进行布膜,利用内径较大的锥筒作为传热壁面,并以粗甲酯作为试验工质对蒸发器的降膜蒸发传热系数随蒸发器筒体半锥度角、液膜流动雷诺数以及输入热通量之间的关系进行了试验研究。结果表明：该型蒸发器对于上述工质具有较好的适用性,蒸发系统能够在保持较高的传热系数的条件下,连续运行而不发生堵塞;蒸发器筒体锥度角有效地强化了降膜蒸发传热过程,而较大的热通量及进料流量在一定程度上却不利于蒸发传热。最后建立了降膜蒸发传热系数随蒸发器筒体半锥角和流动准数之间的经验关联式。     

木质素悬浮液管式降膜蒸发传热研究

管式降膜蒸发器由于具有传热系数高、传热温差小等优点,已应用于多个工业领域,对管式降膜蒸发器的研究也成为近年来传热技术领域的一项重要课题.文中设计了一套管式降膜蒸发装置,以木质素悬浮液为工质,对影响降膜蒸发传热的因素进行了实验研究,通过冷膜实验测试了所设计的筛板分布器的性能,得出筛板分布器能较好地使物料在换热管内壁上成膜...     

海水淡化用薄壁卷焊钛管传热及耐蚀性能

采用TIG自动卷焊工艺制备了?22mm×0.4mm规格的薄壁卷焊TA2传热管,借助低温多效蒸馏海水淡化中试平台开展了薄壁卷焊钛管在海水应用环境中的传热及耐蚀性能实验研究。采用失重法分析评价了其耐腐蚀性能,并与标准规格?22mm×0.5mm无缝钛管在耐腐蚀性能、投资经济性方面进行了对比。结果表明：在低温多效海水淡化实际应用条件下,薄壁卷焊钛管总传热系数可达3400W/(m²·K)以上;在降膜蒸发喷淋冲刷及浓海水高温高湿腐蚀环境中,薄壁卷焊钛管与无缝钛管具有同等优良的耐海水腐蚀性能,年平均腐蚀速率小于0.0003mm/a,焊缝处也未发现点蚀现象,能满足实际海水淡化工程对材料的应用要求。相比于传统无缝钛管,同等传热面积条件下,薄壁卷焊钛管能使海水淡化传热材料投资降低25%以上,在海水淡化、石油化工等领域应用前景广阔。     

伞板式降膜蒸发器传热性能研究

对伞板式降膜蒸发器进行了合理的结构设计,并对此蒸发器的传热性能进行了实验研究。结果表明,伞板式降膜蒸发器在低温差下仍能保持较高的传热系数,得出了伞板降膜蒸发侧无因次传热系数的实验关联式并与竖直光滑管的传热性能进行了比较。同时对伞板式蒸发器进行了液膜破裂的实验研究,得出了液膜破裂条件的实验关联式并与竖直管的破断条件进行了比较,从而得出了此蒸发器在小流量下,液膜分布均匀不易破裂等特性。     

竖直管降膜蒸发器流动与传热过程的数值模拟

针对竖直管降膜蒸发器的技术特点,在计算流体力学和传热学理论分析基础上,采用FLUENT软件,运用自定义函数(UDF)编写传质源项,对降膜蒸发器的加热管内液体沿壁面呈膜状下降流动并受热汽化过程进行了三维数值模拟研究,模拟采用Mixture两相流层流模型,Simple算法。模拟结果以3D形式表现了液体沿运动方向在管壁发展成膜的过程,并将模拟得到的液膜厚度与理论计算得到的液膜厚度进行了比较。模拟结果表明,竖直降膜蒸发器加热管具有液膜薄,均匀性好的特点,管表面容易形成柱状流,液膜厚度为1.0 mm。     

真空条件下蒸汽横掠水平降膜管束的流动阻力

建立了蒸汽横掠带有液体降膜流动的水平管束流动阻力实验台,对影响流动阻力的因素与规律进行了实验研究。实验在绝对压力为12～31 kPa的真空条件下进行,对应的水蒸气饱和温度为50～70℃,模拟了大型海水淡化装置中水平管降膜蒸发器的流动过程。实验结果显示,蒸汽掠过带有降膜流动的水平管束的压降远大于蒸汽横掠水平管束的流动阻力,流动阻力系数不仅与蒸汽流动Reynolds数有关,还与液体在水平管上降膜流动的Reynolds数有很大关联。提出了正三角形排列管束的蒸汽横掠降膜流动管束的阻力关系式。