一种新型板翅式换热器气液分配器分配特性的敏感性分析

两相流动分配不均是影响板翅式换热器换热效率的主要因素。传统的"先混合,后分配"方法不能解决在导流翅片中流向突变时气液分离引起的气液两相流体分配不均问题,因此采用"先分配,后混合"的理念提出了一种新型的气液分配器,气体和液体分别从各自的通道进入分配器,在分配器内均匀混合后进入换热器的翅片换热通道进行换热。通过对分配器内部流场的数值模拟,发现:分配器的气液分配不均匀度随流量的增加而增加,且不均匀度受液相流量的影响比气相大。该气液分配器的气液分配不均匀度相比传统封头结构降低了一个数量级,能够有效改善板翅式换热器层间通道的气液分配特性,提高板翅式换热器的换热效率。     

竖管降膜蒸发器的布料装置

对应用于竖管降膜蒸发器中的几种液体分布器的流量计算和适用范围进行了讨论,指出多层淋降板式分布器适用于大型降膜蒸发器。     

多碟式液体分布器在大型填料塔中的应用

碟式液体分布器由进液总管、进液支管、分液管、限流孔板、分液碟、落液管组成。具有分液均匀、流量调节范围宽、抗堵塞、重量轻、安装维修方便等优点,特别适用于大型填料塔,可极大地降低甚至可消除液体分布的放大效应。详细介绍了碟式液体分布器在乙烯急冷塔、烟气脱硫塔、SO3热回收塔中的具体应用。     

管壳式鼓泡降膜塔的流体力学研究

本文提出了管壳式鼓泡阵膜塔的结构构思与操作工况.该塔的列管具有两种流体分布器,上端口的液体分配器与降膜塔相似,下端口的气体分布器与鼓泡塔相似,以实现列管内上半段降膜、下半段鼓泡的鼓泡降膜联合操作.文中阐述了在φ16—36mm单管和多管(塔径φ200mm)中水-空气系统的流体力学实验结果.实验表明,该塔具有良好的操作性能:气液负荷大,操作弹性大,两相流状态稳定,鼓泡层返混较小,兼具鼓泡塔和降膜塔的特点.实验并为这种新型反应器提供了必要的设计数据.     

外环状弹性壁布膜器及超薄降膜厚度

研发了竖直管外环状弹性壁降膜分布器,可以产生微米量级厚度均匀的超薄降膜流动。由弹性薄壁轴对称变形协调性决定,该布膜器具有均匀性和稳定性内在机理。理论分析导出了初始膜厚及布膜流量与布膜器内液柱高度的线性关系,并通过布膜器操作参数及降膜流量等实验数据进行了验证。实验结果表明,该布膜器对降膜管壁的润湿性能已经达到由固液界面性质决定的最小润湿流率。     

功能表面材料与流体界面相互作用对垂直降液膜流动特性的影响

通过调节水温度、添加表面活性剂以及铝合金壁面表面改性处理来改变降膜流体与固体表面之间的表面自由能差值,运用JDC-2000型精密测微仪测定垂直降液膜的厚度,研究固体表面和液体间相互作用对流体垂直降膜流动特性的影响;考察了液膜雷诺数、流体温度、添加表面活性剂、固体表面材料物理化学性质等因素对垂直壁面降液膜流动特性的影响规律。实验结果表明:改变固体表面与降液膜流体的物理化学特性,即改变固液界面的相互作用能够改变流体的降膜流动特性。降液膜平均厚度随液固表面自由能差的增大而减小。     

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。     

垂直管外降膜的切向旋转沟槽型液体分布器特性研究

考察了布液器尺寸、操作温度以及流动工质质量分数、流率等的影响。利用实验数据回归了流体在切向旋转沟槽内流率系数和雷诺数的关系式,可用于工程设计。同时提出了管外切向旋转沟槽液体分布器的设计计算方法,由此方法设计加工的液体分布器已成功地用于工业余热回收的第二类吸收式热泵装置。     

酒窝状竖板降膜蒸发器强化传热性能研究

研究了酒窝状竖板降膜蒸发器的传热性能,对液膜不同流动状态时板外侧和板内侧传热进行了研究,推导出无因次传热分系数关联式,提出改善蒸发器的传热性能必须从蒸发侧着手的结论。     

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。     

Numerical simulation of liquid falling film on horizontal circular tubes

The objective of this study is to investigate numerically the flow characteristics of falling film on horizontal circular tubes. Numerical simulations are performed using FLUENT for 2D configurations with one and two cylinders. The volume of fluid method is used to track the motion of liquid falling film and the gas-liquid interface. The effect of flow characteristics on heat and transfer coefficient may be remarkable, although it has been neglected in previous studies. The velocity distribution and the film thickness characteristics on the top tube, some special flow characteristics on the bottom tube, intertube flow modes and effect of liquid feeder height on flow characteristics have been studied. Our simulations indicate that 1) the velocity distributions of the upper and lower parts of the tube are not strictly symmetric and non-uniform, 2) the film thickness depends on flow rate and angular distributions, 3) the flow characteristics of the top tube are different from those of the bottom tube, 4) three principal and two intermediate transition modes are distinguished, and 5) the liquid feed height plays an important role on the formation of falling film. The numerical results are in a good agreement with the theoretical values by the Nusselt model and the reported results.     

横向流动对槽式液体分布器孔口出流的影响

以CFD模拟为工具,对槽内横向流动对孔口出流的影响进行了研究。研究结果表明:孔口的流量随着槽内横向流速的增加而减少。另外,研究结果还表明液位越低、孔口直径越小,孔口出流越容易受到横向流动的影响。对于处理量较大的槽式液体分布器,横向流动有可能导致大规模不良分布。因此,应对液体在分布器内的流动特性进行系统的研究,以避免形成大规模不良分布。     

椭圆管外液膜流动的数值模拟及传热实验研究Ⅰ：数值模拟研究

针对水平椭圆管降膜蒸发海水淡化的技术特点,在流体力学和传热学理论分析基础上,运用自定义函数（UDF）对FLUENT软件进行二次开发,采用分布参数法建立数学模型,对椭圆管外液膜流动进行了三维数值模拟研究,并与圆管进行对比分析,得出椭圆管截面形状因子对液膜分布和流动形态的影响规律。模拟结果表明,E=1.5的椭圆管具有液膜薄,均匀性好的特点,管表面更易形成柱状流,当入口流速为0.8 m/s时,此椭圆管外液膜分布状态最好。     

甲醇三塔精馏技术应用与节能减排

简述了甲醇三塔精馏装置应用高效丝网波纹规整填料,配套使用新型气液分布器和蒸发式冷凝器等先进技术的情况;介绍了三塔精馏工艺流程和装置特点;通过与传统板式塔工艺对比,从吨甲醇消耗、产品质量、节能减排等方面总结了装置生产运行效果。结果表明：1套10万t／a甲醇精馏装置,每年节能降耗节省资金达到547．6万元,且可实现装置生产污水的零排放。     

竖管降膜蒸发器多层筛板液体分布装置的研究

本文介绍了用于竖管降膜蒸发器的多层筛板液体分布器。通过对多层筛板分布器的测定，找出了降流密度与分布不均匀度之间的关系以及粘度对分布不均匀度的影响，提出了在冷模状态下最小降流密度的设计参考值。     

液体管外降膜的研究及应用

在实验的基础上探讨了液体在垂直管外降膜的流动规律；分析了影响液膜流量和厚度的因素，提出了计算液膜流量和厚度的方法，并对液体管外降膜装置的设计提出了建议。     

Experimental investigation of gas-liquid distribution in monolith reactors

The present work investigates the influence of gas and liquid flow rates on inlet liquid distribution across monoliths operating in gas-liquid cocurrent downflow mode. Gas and liquid superficial velocities range from 0 to 68 and 1.4 to 8.5 cm/s, respectively. Gas-liquid distribution was studied using a packed bed liquid distributor and a pipe distributor for the aforementioned range of operating conditions. To determine the liquid distribution over the monolith, gravimetric, time-averaged liquid collection method was applied using a customized collector apparatus. Quantification of the distribution is reported using a suitably defined maldistribution factor. For each liquid velocity, gas velocities are varied and corresponding maldistribution factors are calculated. The results are reported in view of the varying operating conditions.     

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。     

一种通过管程分布器提高传热的方法

固定管板换热器常采用轴向进料,管程物料由进料口进入管箱后,由于流程较短,物料在管箱中心区域流速高,在边缘区域流速低,致使各换热管中物料流速不均衡。一种管箱分布器有效改善这种流速不均衡的情况。物料经分布器导流孔进入换热管,各换热管内的物料流速接近相等,换热系数也接近相等,提高了换热器的总体换热系数。     

固定床反应器中气液分配器的流体力学性能

设计了一种底部带有碎流板的新型管式气液分配器。以水和空气代替工业上的原油和氢气进行冷模实验。实验过程为:水由水箱经水泵抽出,经液体流量计计量后进入实验塔上部的气液扩散器,气液两相流经急冷箱冷却后同时向下通过分配器。进入到接液装置的液体通过橡胶管导入到放置在地面上的17个标有编号的量筒中,未进入接液装置的液体流入水箱,气体则排放到大气中。最后用U形管差压计测量分配器的压力降。实验研究了该分配器的分配性能、压力降损失、气液相操作弹性和分布不均度,优化并确定该分配器的结构形式和结构参数。结果表明,该分配器的最佳工作条件为:液相量为0.3m³/h左右,气相量为20~30m³/h。