黏性流体在光滑横管外壁成膜机理研究

采用低雷诺数、小流量模型对黏性流体在水平管外形成的薄液膜的流速以及膜厚分布进行分析和计算；给出了边界层坐标系的二维边界层方程，求得了其相似性解；根据液膜自由表面上的运动学边界条件，给出关于膜厚的一阶偏微分方程，利用特征线法求得了膜厚分布的数值解。结果表明：重力驱动在光滑横管外壁面白发形成均匀的液膜是不可能实现的，必须外加一个能产生特殊流场的气刀来改变其原有受力情况，才有可能实现均匀液膜。在某一确定的时刻，膜厚沿着x轴逐渐增厚；随着时间的推移，各处膜厚逐渐减小。这些对于确定气刀的结构和安装的位置是十分重要的。     

逆向气流条件下半椭圆管外水平降膜厚度分布研究

为研究半椭圆管水平降膜厚度的分布规律,搭建逆向气流条件下水平降膜实验平台,并结合数字图像处理技术,研究逆流风速(0～5 m/s)和喷淋流量(0.025～0.221 L/min)对液膜厚度的影响。研究表明:逆向气流会对管外水膜产生影响,并存在临界速度;当逆流风速低于临界速度,液膜厚度沿圆周方向先减小后增大,与无空气流动时相似;当逆流风速超过临界速度时,液膜分布严重不均甚至被吹飞;随着逆流风速增大,平均液膜厚度先增大后减小;随着喷淋流量增大,平均液膜厚度持续增大;当喷淋流量减小、逆流风速增大时,平均液膜厚度减小。     

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.     

水平管降膜蒸发中强迫对流传质过程实验研究

对水平横管束降膜吸收器中,溴化锂溶液表面自然对流和强迫对流传质现象,分别在常压和负压下进行了实验研究。以惠特曼提出的双膜模型为基础,对实验结果做出了分析;以图线的方式,直观的比较了传质系数与压力,溶液表面对流情况的关系。得出了强迫对流对传质系数有很大提升的结论。     

水平螺旋槽管壁面液膜特性的研究

研究水平螺旋槽管壁面液膜的形成机理及流动特性。通过建立单组分流体的物理和数学模型，得出了液膜的速度、厚度解析解，并分析了水平螺旋槽管的几何条件对壁面液膜形成的影响。结果表明：液膜的形状主要受表面张力和槽道表面几何形状的影响，在槽道谷底处较厚，而在槽道起始处较薄。相对于光滑直管，水平螺旋槽管壁面液膜具有更均匀的厚度分布，故具有更好的传热传质性能。     

水平管外降膜蒸发传热特性的数值模拟

为深入研究液膜内的微观传热机理,对水平管外降膜蒸发的传热特性进行了数值模拟,获得了液膜厚度、液膜流动速度和传热系数等热力参数在液膜内的分布特性。通过与实验数据的对比验证了数学模型的准确性。研究结果表明:在饱和蒸发温度62℃、传热温差2.8℃、管外径25.4mm和液膜入口速度0.071~0.15 m/s条件下,沿圆周方向,液膜厚度减小,传热系数增加,直至达到液膜热力发展区,膜厚和传热系数趋于稳定;受液膜内温度变化的影响,液膜内的粘度、表面张力和导热系数的变化对液膜传热特性产生显著影响。     

水平螺旋槽管壁面液膜传热特性的研究--流体性质对液膜厚度的影响

考虑到薄膜表面张力和重力的影响,利用流体力学的基本方程建立了小流量液体在水平螺旋槽管外管壁形成壁面液膜的流动和强化传热的拟线性模型,得到了液膜厚度的解析表达式,进而分析了流体性质对壁面液膜厚度的影响。结果表明：对于同一种喷淋液体水,随着温度的升高,液膜厚度受表面张力和槽道表面曲率的影响逐渐减弱,液膜厚度趋向于均匀一致,具有更好的传热传质性能;用水作喷淋液体和煤油、原油相比较,有其特殊的优点,所以工业上常用水作为喷淋式换热器的喷淋液。     

横管降膜蒸发过程中管间距对传热系数影响的实验研究

针对横管降膜蒸发器的4种主要布管方式(三角形、正方形、转角三角形、转角正方形)所对应的3种管间距下,以海水和纯水作为实验工质的传热系数进行了实验研究。研究结果表明:转角正方形布置(管间距为45.7mm)下的传热系数最高,三角形布置(管间距为57.2mm)次之,正方形、转角三角形布置(管间距为33.02mm)的传热系数最低;随着蒸发温度的升高,纯水作为实验工质时的三种管间距传热系数差异减小,而海水实验结果则正好相反;不同管间距传热系数产生差异的主要区域为管周向0~135°区域。     

基于水平圆管外加装排液板降膜流动的数值模拟

为了研究排液板对水平圆管外降膜流动与传热的影响,建立了水平圆管底部加装排液板的物理模型,采用流体体积函数(VOF)模型对其管外降膜流动进行了数值模拟,并将数值模拟结果与文献中的实验数据进行了对比.结果表明:加装排液板的水平圆管的平均液膜厚度比未加装排液板的水平圆管薄,管壁局部Nu大,排液板起到加速排液及减薄液膜的作用,有利于强化传热;排液板高度越大,管外同一周向角位置处的液膜厚度越薄,管壁局部Nu越大;排液板厚度较小或者较大都不能有效发挥加速排液的作用.     

竖壁降膜波动特性数值模拟研究

建立了竖直壁面降膜流动的二维几何模型,运用VOF方法对雷诺数200～1 000的降膜的波动特性进行了数值模拟。研究了液膜的波动特征、液膜流动方向的速度变化以及液体雷诺数对液膜波动的影响规律。结果表明:根据液膜的形态可以将流动区域分为入口区、发展区和稳定区三部分。入口区的液膜相对比较平滑,发展区的液膜表现为频率较高的小幅波动,稳定区的液膜波动幅度增加而频率减小;入口区的最大流速大于初始流速,发展区的最大流速在初始流速上下波动,而稳定区流速小于初始流速;随着液体雷诺数的增加,液膜厚度增加而波幅降低。     

Study of rising liquid film on surface of horizontal metallic mesh tube

The formation of a rising liquid film on the surface of a horizontal metallic mesh tube in the presence of a temperature field is investigated. A numerical model is established to study the behavior of the rising liquid film. For thermocapillary flow, the velocity distribution of the liquid film is obtained numerically and the influences of wall temperature, geometry of the metallic mesh, and diameter of the tube on the formation of the rising liquid film are also investigated. The results indicate that the velocity of the rising liquid film is influenced by the diameter of the tube and the gap between the tube and the metallic mesh. The velocity of the rising liquid is obviously promoted due to the influence of thermocapillary flow. An experimental system was developed and comparisons between numerical solution and experimental results were made. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20270     

The formation of rising liquid thin film on the fluted surface of a horizontal tube

The purpose of this study is to investigate the mechanism of the formation of the rising liquid thin film and its flow characteristics on the fluted surface of a horizontal tube. By analyzing the wetting behaviors of the fluted tube, which was primarily responsible for the formation of the rising liquid thin film, a numerical model of one‐phase fluid was established to analyze the distribution of the velocity and thickness of the rising liquid thin film during its evaporation. The behaviors of the flow characteristics were discussed and the results showed that geometric properties of the fluted surface of a horizontal tube and surface tension of the fluid were essential for the formation of a continuous and uniform liquid thin film. Theoretical analysis suggested that the capillary force created by the fluid surface tension was a key value for the formation of the thin film. The heat and mass transfer characteristics of the formed thin film also had an effect on the formation of the rising film. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 34(6): 396–406, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20075     

水平微槽管壁面升膜形成的研究

对蒸发状态下水平螺旋槽管管外壁面升膜的形成机理和流动特性进行了研究。对驱动液膜形成的润湿紧力进行分析，建立单组分流体的数学模型，对拟线性方程数值求解，得出壁面液膜蒸发时的速度和厚度分布，并对影响水平螺旋槽管升膜的流动特性的因素进行分析。得出水平螺旋槽管有益于形成连续均匀的液膜，有更好的流动特性，增强传热传质效果。     

水平螺旋槽管壁面二元混合液体升膜形成的试验研究

对二元液体混合物在蒸发状态下水平螺旋槽管管外壁面形成升膜进行了试验研究．实测了水平螺旋槽管壁面二元混合液体升膜的速度场和表面温度场,分析了水平螺旋槽管壁面热流密度和流体性质对壁面液膜特性的影响。结果表明：同一升膜工质,螺旋槽管的热流密度越大．液膜的爬升速度越大;流体性质对升膜的流动特性和温度分布特性有显著的影响,酒精溶液的浓度越高．液膜的流动性越好,表面总体温度越低,换热系数越小。     

海水淡化系统水平管降膜蒸发器传热系数研究

针对海水淡化系统水平管降膜蒸发器,总结和分析管内冷凝侧与管外蒸发侧的换热系数关联式,比较管内径、入口蒸汽流速、蒸汽冷凝温度、出口蒸汽干度对管内蒸汽冷凝侧换热系数的影响;研究传热温差以及喷淋密度对管外蒸发侧换热系数的影响。结合不同的污垢系数,进行了总传热系数的影响因素分析,为海水淡化系统的工程设计提供依据。     

水平螺旋槽管降膜流动和传热特性研究

对水平螺旋槽管壁面降膜形成及传热特性进行了理论和实验研究,得到了液膜厚度及速度的解析及数值解.结果表明,降膜液膜特性主要受槽道结构和液膜表面张力控制.管壁温度沿周向向下逐渐升高,而且在定热流密度下保持不变,而液膜温度则沿周向逐渐上升.相比光管,螺旋槽管降膜具有更高的传热系数.