氧化铝双流法溶出中多级自蒸发器的分析及节能研究

本文建立了氧化铝生产双流法溶出过程多级自蒸发器组的（火用）分析模型。分析表明：级间传热温差越小,（火用）效率越高,初级入口物料流量越大,总乏汽（火用）越大,但是（火用）效率变化不明显。受设备自身能力的限制,当入口物料流量增大到一定程度后,总乏汽（火用）不再变化。通过对级间温度进行合理分配并对蒸发器级数进行合理选择,可有效提高乏汽（火用）的利用率,减少汽耗,实现溶出过程的节能降耗。     

Bundle effect of ammonia/lubricant mixture boiling on a horizontal bundle with enhanced tubing and inlet quality

Shell-side heat transfer coefficients of individual tubes for ammonia/lubricant mixture boiling on a 3 × 5 enhanced tube bundle were measured, enabling a detailed study of tube bundle effect under the influences of inlet quality, concentration of miscible lubricant (co-polymer of polyalkylene glycol, PAG), saturation temperature, and heat flux. Tests were conducted in the range of heat flux from 3.2 to 32.0 kW/m², simulated inlet quality from 0.0 to 0.4, saturation temperature from −13.2 to +7.2 °C, and lubricant concentration from 0 to 10%. The data show that bundle effect is more significant at a higher saturation temperature. Most of the data in the bottom row are lower than the single-tube heat transfer coefficient data at a low saturation temperature. Lubricant renders the heat transfer coefficient lower in lower rows and higher in higher rows, therefore a larger range of data variation.     

双蒸发器流化冰制冰机试验研究与分析

分析了流化冰制冰机在制冰溶液预冷工况与制冰工况下的理论循环,发现传统的基于制冰工况设计的单蒸发器（冰晶器）在制冰溶液预冷工况下,不能很好匹配压缩机性能,导致制冰溶液预冷工况效能低,为此提出了双蒸发器的优化方案。对单、双蒸发器机组在不同的制冰溶液流量下进行了性能试验,结果表明采用双蒸发器的制冰机在制冰溶液流量为2000 L·h^-1与2500 L·h^-1情况下,制冰溶液从9.5℃降温至0℃的速度较单蒸发器提高了34%与56%,制冷系数提高了9%与54%,同时改善了从常温到制取流化冰全过程的制冰效率。研究发现在制冰溶液流量较大的情况下,采用双蒸发器时制冰溶液预冷工况降温速度及制冷系数提高更多,优化效果更好。     

蒸发器过热度时滞系统的动态矩阵控制研究

针对蒸发器过热度具有大纯时延的特点,提出采用预测控制的方法。根据对象的输入输出数据辨识出蒸发器过热度对象的动态模型,再根据动态矩阵控制（DMC）的预测模型预测出系统未来时刻的输出,从而达到将过热度控制在目标范围内的要求。实验结果表明,采用DMC的控制方法,系统运行稳定,抗干扰性强,与常规PID控制相比,DMC的控制精度高,控制效果更佳。     

满液式蒸发器中螺旋扁管的池沸腾传热

对螺旋扁管在满液式蒸发器中的池沸腾传热进行了实验研究。螺旋扁管由外径为15.88 mm的圆形满蒸管加工而得,其外径、壁厚以及长度分别为19.50 mm×11.28 mm、1.09 mm和3310 mm。通过实验研究了管程Reynolds数Re_i、制冷剂饱和温度T_sat、管壁过热度T_sup以及热通量q_b对于池沸腾传热性能的影响。结果表明,随着Re_i、T_sat和q_b的增加,螺旋扁管满液式蒸发器以及原有满液式蒸发器的沸腾传热性能都随之增强,而随着T_sup的增加,两者的沸腾传热性能却呈下降趋势。同时,对装有两种满液式蒸发器的螺杆式冷水机组分别进行了测试,结果表明在换热量相同的条件下,螺旋扁管满液式蒸发器比原有蒸发器的总传热系数提高了15%左右,证明螺旋扁管满液式蒸发器在螺杆式冷水机组中的应用是可行的。     

基于(火用)的管式降膜蒸发器液位优化设定

在降膜蒸发器中,物料液位直接影响蒸发器分离室压力和出料温度从而影响加热蒸汽消耗,对蒸发器的优化操作十分重要。但实际生产中液位的设定值通常是一个较大的范围,难以优化运用。针对此问题提出了一种基于(火用)分析的管式降膜蒸发器液位优化设定方法。深入分析了液位高度对蒸发过程各参数的影响,基于实际生产数据,拟合得到了液位与其他参数间的关系模型。结合蒸发器物料平衡关系以及(火用)分析方法,建立了最大化(火用)效率的能耗优化模型。对优化模型求解得到了蒸发器(火用)效率随液位高度变化的关系曲线,最后计算了不同工况条件下的最优液位,为优化实际生产操作提供了参考。     

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。     

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。     

The effect of evaporator operating parameters on the flow patterns inside horizontal pipes

A general and simple model for simulating the steady state behaviors of air-to-refrigerant fin-and-tube evaporator is introduced with the focus on the detailed flow patterns inside the tubes. In order to simulate the heat transfer between air and the working fluid, the evaporator is divided into a number of control volumes. Empirical correlations from literature were also adopted to estimate the void fraction, the internal and external heat transfer coefficients, and the pressure drops. Simulations were performed to study the effects of varying inlet air temperature, refrigerant mass flow rate and evaporation pressure on the flow patterns inside the horizontal pipe of the evaporator. The simulation results indicate that the proposed model can be used to predict flow patterns well. The predicted results of the model agree well with experimental results, the difference is within ±3% for the cooling capacity, and is within ±0.2% for refrigerant evaporation temperature.