水平管外降膜蒸发流动和传热特性数值模拟

建立三维模型并模拟了制冷剂R410A在水平管外的降膜流动和蒸发过程,探究了喷淋密度、热通量和布液孔偏离管轴心距离对降膜流动和传热的影响。结果表明:沿管周方向,液膜厚度和传热系数逐渐减小并趋于稳定,至管底处由于局部液体堆积,液膜增厚、传热系数降低;喷淋密度较小时,总传热系数随着热通量增加而降低,随着喷淋密度增加而显著提高;液膜Reynolds数达2000后,总传热系数随喷淋密度增加而缓慢提升并趋于平稳,此时热通量的增加会提升总传热系数;随着布液偏心距的增加,总传热系数先略微上升并趋于平稳,而后由于出现局部"干涸"和液膜堆积区域,总传热系数急剧下降;随喷淋密度的增加,总传热系数急剧下降的临界点会逐渐往大偏心距偏移。     

半椭圆管水平降膜液膜厚度影响因素研究

为研究半椭圆管在水平降膜蒸发时各参数对液膜厚度的影响与液膜分布规律,搭建了单根水平降膜液膜厚度拍摄实验台,用图像差值法研究了热流密度、喷淋温度、布液高度、喷淋密度对液膜厚度的影响,并比较了相同工况下不同管型的液膜厚度。研究结果表明:随着热流密度增加,平均液膜厚度减小;随着喷淋温度增加,液膜厚度减小;随着布液高度的增加,平均液膜厚度逐渐减薄,在布液高度很小的时候,换热管上部容易积液;随着喷淋密度的增加,平均液膜厚度逐渐变厚;对于截面周长相同的圆管,椭圆管和半椭圆管,在相同工况下,所有管型的换热管的液膜厚度在周向角上都存在一个最薄点,最薄点出现在90°附近,且半椭圆管的平均液膜厚度最薄。     

半椭圆管水平降膜的传热特性

为提高降膜流动过程中的传热效率,搭建水平降膜传热性能测试装置,以水为系统循环工质,实验研究热流密度(0—5 582 W/m~2)、喷淋密度[0.14—4.16 kg/(m·s)]和喷淋温度(20—40℃)对单根半椭圆管水平降膜管外传热系数分布和变化规律,并与相同管截面外周长圆管、椭圆管对比。结果表明:随着热流密度、喷淋密度和喷淋温度的增加,半椭圆管水平降膜管外平均传热系数不断增大,喷淋密度较小时,传热系数增加速率更大;沿管管截面圆周向角方向,半椭圆管、椭圆管和圆管的水平管外降膜传热系数变化趋势基本一致,先明显减小,最后略微增大;半椭圆管比圆管、椭圆管的水平降膜管外平均传热系数更高,具有重要的工程应用价值。     

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。     

水平管外降膜传热性能的数值模拟及实验研究

采用数值模拟和实验方法,研究了水平管降膜蒸发器换热管间为柱状流时管外降膜传热性能。利用Fluent软件对管外液体流动和传热过程进行模拟,得到液膜表面速度、管外壁面局部传热系数的分布规律,分析了喷淋密度和管间距对传热性能的影响,最后对比了数值模拟结果和实验数据。结果表明:液柱的冲击和管底液体汇聚产生的扰动明显提高了传热性能;传热系数最大值出现在液柱冲击换热管形成的滞止区,在换热管下半周传热系数变化较小,传热性能比较稳定;管外传热系数随着喷淋密度的增加而增大;当轴向无量纲距离L在-0. 3～0. 3区域时增加管间距对管外传热有利,但在0. 4～0. 5和-0. 5～-0. 4区域时传热系数随着管间距的增大而减小。实验结果验证了数值模拟的可靠性。     

制冷系统用新型水平管降膜蒸发

以R134a制冷循环为基础,将水平管降膜蒸发应用于蒸发器中,通过调节不同工况来研究其换热特性。其中热通量8～40 kW·m^-2,工质的喷淋量0.005～0.04 kg·m^-1·s^-1,以光滑管为基础,对针对降膜蒸发而设计的TJX、EX两种强化管进行了实验研究,并利用修正威尔逊法进行数据处理。分析表明,降膜蒸发换热特性主要与热通量和喷淋量有关,而随着热通量的增加,每根管型传热系数在遇到临界热通量点后呈现下降趋势。此外强化表面的传热系数要明显优于光滑管,特别是具有网格槽道设计的EX管。由于实验系统是一个制冷系统,含有润滑油,发现润滑油的存在明显降低了传热系数。最后在实验基础上对光滑管换热特性进行预测,并在此基础上提出强化管的修正系数。     

水平管降膜蒸发器传热系数空间分布

为了得到水平管降膜蒸发器传热系数,建立了水平管降膜蒸发传热实验台。通过对实验结果的归纳,分析了水平管降膜蒸发器总传热系数随顶排管喷淋密度、蒸发温度的变化规律,并给出了总传热系数在水平管降膜蒸发器内部空间的分布。结果表明,总传热系数随喷淋密度、蒸发温度的增大而增大。在空间分布上,传热系数沿管长方向受凝结过程的影响前5 m先增大,后3 m逐渐减小;在垂直方向由上向下逐渐减小。另外传热系数随管排数的增加而降低,并且当喷淋密度较小时,总传热系数下降的趋势更明显。     

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。     

竖直窄矩形通道内环状流的流动传热特性

为了研究竖直窄矩形通道内环状流的流动传热特性,建立了窄矩形通道内环状流的数学物理模型,并进行了实验验证。通过数值求解环状流的数学物理模型得到了环状流区域的压降梯度、沸腾传热系数和液膜内的速度分布。结果表明窄矩形通道内的环状流模型能够很好地预测环状流区域的压降梯度和沸腾传热系数,而且环状流液膜内速度在法向的分布是非线性的,在层流边界层区速度梯度较大。热通量和窄矩形通道的尺寸对液膜的流速有很大影响,随热通量的增加和窄矩形通道尺寸的减小液膜的流速逐渐增加,然而质量流速对液膜流速的影响较小,而且随质量流速的增加液膜的速度逐渐减小。     

竖直圆管内超临界甲烷冷却换热数值模拟

应用Lam-Bremhorst低雷诺数湍流模型对超临界甲烷在竖直管内的冷却传热进行了数值模拟,研究了质量流量、热通量、流动方向及密度变化对传热系数的影响。结果表明,竖直圆管内超临界甲烷冷却传热系数随质量流量的增加而增加;在似气体区传热系数随热通量的增大而增加,而在似液体区热通量对传热系数几乎没有影响;流动方向在似气体区对传热系数几乎没有影响,而在似液体区上升流的传热系数大于下降流的传热系数;密度变化在似气体区使传热系数增加,而在似液体区使上升流的传热系数增加,使下降流的传热系数减小。     

Experimental study of falling film evaporation heat transfer outside horizontal tubes

The heat transfer process of falling film horizontal evaporation includes evaporation outside tubes and condensation inside tubes, the heat transfer coefficient of the former is about 50% of that of the latter. So the overall heat transfer coefficient is influenced mainly by the falling film evaporation outside tubes. An experimental study of falling film heat transfer outside horizontal tubes was carried out in order to show how the heat transfer coefficient is affected by different parameters such as flow density evaporation temperatures, temperature difference between wall and saturation water, and mass concentration of the seawater. Experiments were conducted using 14 mm outer diameter Al-brass tubes heated by internal electric heaters so that a uniform heat flux was generated on the outside surface of tubes. The results show that when flow density Γ varies between 0.013 kg/ms < Γ< 0.062 kg/ms, the heat stransfer coefficient of falling film evaporation outside horizontal tubes h increases with the increase in liquid feeding, evaporation boiling temperature and heat flux. h also increases with an increase in distributor height, however there is a maximum height in which any height above this. Besides, the amount of non-condensing gas has significant effect on h. The difference of heat transfer coefficient between freshwater and seawater is small. These results contribute to further improving the performance of heat transfer process and developing new evaporator.     

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...     

影响水平管降膜蒸发因素的实验研究

以去离子水作为水平管降膜蒸发实验介质,考察了喷淋密度对热通量、管外传热系数和总传热系数的影响与传热总温差对于管内、外传热系数和总传热系数的影响,并分析其产生影响的原因,得到了水平管内、外和总传热系数随各操作因素的变化规律。通过分析实验结果,在前人经验公式的基础上加以修正,获得了多因素共同作用下管外蒸发传热系数的实验关联式,为水平管降膜蒸发技术实际应用提供实验依据。     

水平管外降膜蒸发的传热实验

为了提高水平管降膜蒸发的传热性能,提出了在水平管间增加肋板结构来强化传热。研究了以蒸馏水为介质的水平管外降膜蒸发的传热性能,结果表明,管外降膜蒸发传热系数随传热喷淋密度、传热温差和管间肋板宽度的增大而增大,随管径的增大而减小。     

脂肪酸降膜蒸发传热研究

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。建立了数学模型 ,并进行数值求解。实验结果表明 ,在层流情况下 ,流量的增加不利于传热 ,热通量和操作压力的增加对表面蒸发传热有利。将模型计算结果与实验结果比较 ,发现模型较好地预测了实验结果     

机械加工表面多孔管降膜沸腾传热的研究

本文报道了机械加工表面多孔管(JK-1管)水平管外降膜沸腾的传热性能及其分析.实验工质为R-113.结果表明:JK-1管降膜沸腾传热膜系数比其池式沸腾提高11—80%,比光滑管降膜沸腾提高1.7—5.2倍.通过分析,建立了一个预测值与实验值偏差在±8%以内的准则关联式.     

降膜蒸发管内插往复螺旋强化传热实验研究

为有效解决降膜蒸发器加热管中传热效率与结垢问题,提出了一种降膜蒸发管内插往复螺旋强化传热技术,强化管内插螺旋运动与管壁碰撞过程。实验研究内插螺旋的结构参数、螺旋往复行程,以及热通量、蒸发压力以及溶液喷淋密度等工艺参数对降膜蒸发过程传热性能影响。实验结果表明,此技术的除垢防垢性能及传热性能优于空管及单纯的内插螺旋性能,在螺旋外径d=30 mm、螺距f=45 mm、丝径e=1.8 mm、往复行程H=100 mm时,其传热系数分别是空管和单纯的内插螺旋的2.08和1.26倍。通过对管内蒸发侧传热系数进行分析,总结得到与热通量、蒸发压力以及溶液喷淋密度相关的降膜蒸发传热系数关联式。     

水平管降膜蒸发海水淡化的传热试验研究

以φ19×0.75的光滑铝黄铜管为研究对象,在多功能蒸馏海水淡化传热试验平台上进行了水平管降膜蒸发传热试验研究,分析了液体负荷、热通量、蒸发温度和传热温差等对水平管降膜蒸发总传热系数的影响.试验研究结果可为海水淡化工程提供设计依据,为传热管间液体流动及传热传质的数值模拟研究提供对比数据,为水平管蒸发器的优化设计提供技术...