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。     

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...     

内插螺旋线强化糖浆立式降膜蒸发传热

搭建了新型立式单管蒸汽-糖浆降膜蒸发实验平台,进行连续4 h加与不加螺旋线的降膜蒸发运行对比实验,研究管内插入特定结构和工艺参数的螺旋线对变粘性糖浆降膜蒸发传热性能的影响.结果表明,内插螺旋线可明显改善糖浆降膜蒸发传热效果,相同条件下,内插螺旋线时总传热系数比空管提高了25.9%~82.9%,且随时间延长其下降速率明显低于空管;从管内蒸发侧和管外冷凝侧传热角度分析降膜蒸发传热性能,传热温差增大,管内蒸发侧传热性能变好,管外冷凝侧传热性能变差,增大传热温差改变物料物性(粘度减小)可强化传热效果.在非结垢影响的传热时间内,对管内蒸发侧传热系数进行处理,得到了管内综合传热系数与传热温差的实验关联式.     

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     

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。     

旋流降膜器有效蒸发面积研究

对降膜蒸发过程的强化主要是传热传质过程的强化,液膜与汽相的传热传质与液膜流动密切相关。提出的旋流降膜过程,主要增加液膜有效蒸发面积,强化对壁面边界层的扰动,进而强化蒸发过程。理论计算表明进口流量从0.5m3/h增加到2m3/h,有效蒸发面积从116cm2增加到4897cm2,实验结果与理论值趋势一致。     

竖直多孔管降膜蒸发传热实验

研究了内表面烧结型多孔管对降膜蒸发换热效果的影响。采用单管降膜蒸发器,由壳程的蒸汽加热管程的水降膜传热。在热通量q=13~90 kW·m^-2,传热温差ΔT=2.87~9.5℃,液体Reynolds数Re_L=4500~15000 范围内,求不同工况下管内降膜传热系数,并将其与相对应的光管换热性能进行比较。比较数据可知:多孔管的管内降膜传热系数是光管的2.03 倍,总传热系数是光管的1.78 倍,多孔管强化传热效果明显。     

垂直管内降膜载气蒸发的研究

在蒸发的降液膜表面引入惰性载气,可以有效地强化降膜蒸发传热。研究了液体流量、载气流量、壁面热负荷及料液物性等对降膜载气蒸发传热的影响。建立了数学模型,并进行了数值求解。实验结果表明,采用降膜载气蒸发,可提高传热膜系数,降低壁面过热度。还将模型计算结果与实验结果进行了比较。     

蒸发式冷凝器管外水膜传热性能实验研究

在一个单级压缩制冷循环系统中研究了蒸发式冷凝器管外水膜的传热性能.建立了蒸发式冷凝器管外水膜传热性能测试实验平台,调节不同操作参数,测试了喷淋密度和迎面风速对管外水膜传热性能的影响.结果表明,在实验条件下,管外水膜传热系数的实验值介于511.6～763.57 W·m-2·K-1.喷淋密度从0.023 kg·m-1·s-1增至0.059 kg·m-1·s-1和迎面风速从2.1 m·s-1增至3.3 m·s-1,实验条件下管外水膜传热系数的平均变化率分别为增加47.3%和减少5.5%,可见,管外水膜的传热主要受喷淋密度的影响.另外,通过对实验数据回归得到了管外水膜传热系数计算关联式,回归相关系数R为0.98,标准偏差为7.5%.最后,将实验关联式和国内外学者的关联式进行比较,表明实验得出的管外水膜传热系数计算关联式具有较好的一致性.管外水膜传热性能的实验结果对蒸发式冷凝器的设计和实际应用具有一定的指导意义.     

垂直管降膜蒸发传热研究回顾

对垂直管降膜蒸发传热的实验研究和理论研究进行了详尽回顾，最后指出了以往工作的欠缺。     

影响水平管和垂直管降膜蒸发器蒸发含盐污水过程中传热系数的因素分析

采用降膜蒸发器处理含盐污水,考察了进料量、蒸发温度和传热温差等对水平管降膜蒸发器和垂直管降膜蒸发器传热系数的影响。结果表明,随着进料量的增加,水平管降膜蒸发器的传热系数呈先增大后减小的趋势,在进料量为2t·h~(-1)左右时,传热系数最大,约为2.48kW·m~(-2)·℃~(-1);随着蒸发温度的升高,两种降膜蒸发器的传热系数呈增大的趋势,但是在相同条件下,处理的含盐污水浓度越高,传热系数越小;另外,在同样的蒸发温度下,垂直管降膜蒸发器的传热系数小于水平管降膜蒸发器的,且随着蒸发温度的升高,两种降膜蒸发器的传热系数差别越明显;随着传热温差的增大,两种降膜蒸发器的传热系数逐渐减小。     

椭圆腔板束强化降膜蒸发研究

阐述板壳式换热器和板式蒸发器的结构特点，介绍在水平管喷淋式降膜蒸发器的基础上，开发一种用于降膜蒸发的新型传热元件－随圆腔板 ，理论分析和实验结果表明，椭圆腔板束有利于降膜蒸发，能有效地提高蒸发速度的传热效率。     

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。     

横盘管降膜蒸发舰载余热海水淡化装置

设计建造了一台利用余热驱动的横盘管降膜蒸发海水淡化装置,利用电加热系统,对该装置进行了稳态模拟实验研究。实验结果表明,由于采用了横盘管降膜蒸发与降膜冷凝工艺,不但使装置变得紧凑,大大减少了焊接工作量,也使系统内的传热传质过程得到极大强化。在实验条件下,单位蒸发与冷凝面积传热速率分别达到4．25kW／m^2和9．70kW／m^2,因而系统具有较高的产水率。对加热水流量、加热水温度、装置内压力及冷却水温度等影响产水率的因素作了测试与分析,给出了合理的取值范围。     

垂直管降膜蒸发传热研究进展

对垂直管降膜蒸发传热的实验研究和理论研究现状进行了综述,指出了目前研究中存在的问题,并对未来的研究方向提出建议。     

绕管式换热器壳侧降膜流动和相变传热的数值模拟

为了定量描述绕管式换热器壳侧降膜蒸发特性并进而优化换热器结构,建立了绕管式换热器壳侧降膜蒸发过程流动与传热的数值模型。首先对降膜流动过程中流型变化和传热传质机理进行分析;通过对降膜流动过程液膜所受表面张力、重力和剪切力的计算,实现层状流、柱状流和滴状流等不同流型的模拟;通过管壁面和气液交界面的组分守恒建立降膜蒸发过程的传质子模型,并基于传质速率计算得出潜热传热速率。将数值模拟结果与已有文献中实验数据进行了对比,结果显示89%的模拟数据与实验数据偏差不超过25%;模拟结果与实验数据吻合较好。基于提出的模型,对不同工况下的绕管式换热器壳侧降膜蒸发传热传质规律进行了分析。     

多组分降膜蒸发传热计算方法研究

在降膜蒸发器设计过程中,现有的多组分降膜蒸发传热计算方法未考虑传质的作用,其计算结果与实际工程设计相比存在较大的偏差。文中探讨了多组分降膜蒸发传热机制,充分考虑降膜蒸发的传热传质耦合作用,提出了适用于多组分降膜蒸发传热计算的关联式。针对多组分物料物性随蒸发浓缩发生变化的特点,建立了降膜蒸发器蒸发传热的分段设计方法。完成了丙二醇水溶液降膜蒸发不同单元数的分段传热计算,计算结果表明:分段计算与不分段计算的管内传热系数与总传热系数的偏差率分别为23%—30%及12%—16%。随着计算单元数的增加,降膜传热系数偏差率的变化会逐渐减小,设计计算过程中可以根据精度要求确定最佳计算单元数。此研究工作为降膜蒸发器的工艺设计提供了参考。     

载气蒸发的传热性能

本研究以空气-水为物系,在减压条件下,于Φ22×3.5 mm,长1500 mm的垂直管中进行了载气蒸发传热实验。研究了平均传热膜系数和局部传热膜系数随液速、载气流量及操作温度的变化规律,并分析了载气强化沸腾传热的机理。在此基础上获得了载气蒸发传热膜系数的关联式。     

管内带螺旋线的降膜蒸发器传热性能研究

以水为工作介质,研究了降膜蒸发器的传热性能,考察了在降膜蒸发器换热管内插入不同型式的螺旋线对蒸发器的影响。对10种不同规格的螺旋线,分别进行了恒壁温实验和传热实验。实验数据表明,矩形截面的螺旋线对传热的强化效果好于圆截面螺旋线;同时螺旋线结构参数等对降膜蒸发侧传热性能有良好的强化作用。     

钢质管型对蒸发式冷凝器传热的影响

蒸发式冷凝器是一种高效冷却散热设备,其传热性能目前还需要深入研究.在总结蒸发式冷凝器传热特点的基础上,提出了采用新的钢质弹形管、扭曲管和弹形.扭曲间断管强化传热的新结构,并测试了它们应用于蒸发式冷凝器的流动与传热性能,与传统的圆管和椭圆管进行了对比.研究结果表明,在冷却水喷淋密度为0.06 kg·m-1s-1、管截面风速为3.4 m·s-1时,椭圆管、弹形管、扭曲管和间断管比圆管总传熟系数K分别高19.2%、24.4%、26.8%和31.2%.管内冷凝、管外水和空气的传热过程对总传热性能均有重要影响,弹形管可有效强化管外水膜与空气间的传热,同时降低空气流动压降;扭曲管可改善水膜分布,强化水膜传热,同时会增大空气流动压降:弹形-扭曲间断管可同时强化水膜、水膜与空气间的传热,略为减小空气流动压降.