海水淡化用波纹管降膜蒸发强化传热实验研究

通过利用水平管降膜蒸发换热试验台分别对Φ19×0.75 mm的波纹管和光滑管进行实验研究。实验在变喷淋密度(0.007~0.130 kg/m·s)、变热通量(52~143 k W/m~2)、变传热温差(1.5~10.0℃)、变蒸发压力(0.020~0.065MPa)条件下进行。通过实验数据得到波纹管和光滑管传热系数与各影响因素(喷淋密度、热通量、传热温差、蒸发温度)之间的变化规律。实验结果表明:在一定范围内,降膜蒸发器的传热系数K随喷淋密度γ、热通量Q的增大、蒸发温度T的升高而增大,随传热温差Δt的增大而降低。当喷淋密度大于0.178 kg/(m·s)时,总传热系数趋于稳定,当热通量大于130 k W/m~2时,总传热系数的增速明显变缓。此外,不凝气含量对传热系数K的影响显著,在同等实验条件下波纹管的传热系数比光滑管提高近30%。     

海水淡化中水平管降膜蒸发器传热传质的研究现状

水平管降膜蒸发器广泛应用于制冷、食品和海水淡化领域,其传热传质过程直接影响到整个蒸发器的性能,因而受到各国研究者的重视。介绍了水平管降膜蒸发器的传热传质过程及影响因素,通过对传热温差、蒸发温度、热通量、喷淋密度、管束布置方式等对液膜厚度、液膜流动状态、热阻、液体黏度、表面张力等的影响分析进而得出其对传热传质过程的影响。     

水平管降膜蒸发传热系数影响因素的实验研究

搭建水平管降膜蒸发实验台,分别进行实验流体为海水和纯水的实验,将其结果在不同热流密度、雷诺数(Re)、蒸发温度等条件下进行比较。研究结果表明,在小温差和较低雷诺数下,热流密度对水平管降膜蒸发传热系数基本无影响;两种流体的传热系数均随雷诺数的增大而出现先增后减的趋势;随蒸发温度的升高,海水的传热系数逐渐降低,淡水则逐渐升高;两种流体具有不同的水平管降膜蒸发临界雷诺数。     

功能表面降膜蒸发传热特性的实验研究

研究了处理表面镀铬铝管、PTFE铜管和纯铝氧化管水平管降膜蒸发传热，研究了喷淋密度、热流密度、管内蒸汽速度和管表面处理对降膜蒸发传热特性的影响。实验结果表明：在表面蒸发区，水平管降膜蒸发传热系数随热流密度的增加而提高，随喷淋密度增大先降低后升高，冷凝例传热系数基本保持不变。总传热系数对操作条件变化很不明显，表面阳极氧化膜使传热系数略有下降，但由于其优良的抗垢时蚀性能，非常有必要再进行深入地研究。     

水平管降膜蒸发器管外液膜的数值模拟

对水平管降膜蒸发器管外液体的成膜情况进行了数值模拟,分析了喷淋密度、管径大小、周向角度等参数对管外液膜厚度及分布的影响,并与相关实验数据进行了比较.结果表明:在喷淋密度一定时,管外液膜厚度在管顶和管底区域较大,在周向120°附近最小;管壁表面的液膜厚度随着喷淋密度的减小而减小,当喷淋密度减小到一定程度时,管壁表面出现了局部"干斑"现象;在喷淋密度一定时,管壁液膜厚度随管径的增大而减小.     

水平管外降膜蒸发微观传热特性

为了深入探究水平管降膜蒸发的微观传热特性,采用基于VOF法的计算流体模型对水平管外降膜蒸发进行数值模拟,通过求解控制方程得到液膜内的温度场和速度场。分析了不同入口边界温度和Re数下管外薄液膜内热边界层、无量纲温度和局部传热系数的微观传热特性变化规律,定量给出了热发展区与充分热发展区的边界位置。模拟结果表明:液膜入口温度越高,液膜热发展区覆盖的圆周角度越小;液膜内的热发展区覆盖的角度随Re数的增大而增加是平均传热系数随Re数增大的原因;管外圆周方向无量纲温度分布证明了液膜中的传热包含导热和对流传热;管外液膜内纯导热系数与局部传热系数的差值随倾斜角的增加而减少是由于对流效应沿管圆周方向减弱引起的。     

转角正方形管束有降膜流动时的压降实验

为了深入研究大型海水淡化装置中流动阻力对装置性能的影响,建立了大型水平管束降膜流动特性实验台,模拟了水平管降膜蒸发器内蒸汽的流动过程,分析了饱和蒸汽温度和喷淋密度对管束流动阻力的影响,引入新的参数(喷淋雷诺数)对实验数据进行了拟合,得出蒸汽横掠有降膜流动的转角正方形管束的压降系数公式.结果表明:在相同的蒸汽质量流量和喷淋密度下,压降随饱和蒸汽温度的升高而降低;压差预测值与实验值的误差小于±15％.     

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。     

水平管外降膜蒸发传热实验研究

以水为工质,对直径为19 mm的铝黄铜管外降膜蒸发传热过程进行实验研究。实验通过测量管表面和饱和蒸气温度,计算得到平均和局部传热系数。由实验数据分析喷淋密度、蒸发温度、热流密度、管间距等参数对管外平均传热系数的影响,并与直径25.4 mm铝黄铜管降膜蒸发传热系数进行比较,讨论局部传热系数随周向角度的变化。结果表明,在实验范围内,管外平均传热系数随温度的升高而增大,随喷淋密度的增大先增大,后略微下降。小管径管的降膜蒸发传热系数大于大管径管的传热系数。     

水平管降膜蒸发换热特性的模拟研究

水平管降膜蒸发器广泛应用于海水淡化和石油化工行业。该文建立二维数值模型,使用CFD软件结合UDF程序对水平管降膜蒸发的传热传质过程进行数值模拟,并且将换热系数作为指标与实验进行对比验证。结果显示:在一定范围内,换热系数随着雷诺数或者饱和温度的增大而增大,而最大壁面剪切力出现在105°～120°之间;Re=2000较Re=1000对应的平均换热系数增大约9.8%,壁面剪切力最大值增大约6.3%。363.15 K饱和水较323.15K饱和水对应的平均换热系数增大约8.3%,壁面剪切力最大值减小约25.7%。     

低温地热双循环式发电系统横管喷淋降膜蒸发器传热性能实验研究

以R245fa为工质,搭建有机朗肯循环（ORC）发电系统横管喷淋降膜蒸发器传热测试平台,研究有机工质喷淋密度,地热水初温及流率等因素对管外换热系数的影响。实验结果表明：随着有机工质喷淋密度、地热水初温、地热水流率的增大,传热系数均先增大后减小。最后,根据实验结果,对现有横管喷淋降膜蒸发器的管外传热系数经验公式的参数进行修正。     

竖直圆管内R113的降膜换热特性数值模拟

为开发适用于低温热源的高效降膜蒸发换热装置,本研究采用FLUENT软件对低沸点有机工质氟利昂(R113)在竖直管内汽液两相逆流降膜蒸发进行模拟研究。汽液界面捕捉选用VOF模型,并通过udf编程模拟汽液两相蒸发传热,研究了喷淋密度、热流密度及入口温度对R113降膜蒸发换热的影响。结果表明:在一定结构参数下,存在降膜换热最佳喷淋密度;在一定喷淋密度下,热流密度对降膜换热影响显著,且热流密度越高换热效果越好;随着入口温度升高,降膜换热效果削弱,且高于某温度后其对降膜换热几乎没有影响。     

Enhancing the heat transfer performance of triangular-pitch shell-and-tube evaporators using an interior spray technique

In spray type evaporators using a conventional overhead spray method, a dry-out phenomenon occurs on the lower surface of the evaporator tubes under high surface heat flux conditions, and thus the heat transfer performance of the evaporator system is seriously impaired. This study shows that in a compact triangular-pitch shell-and-tube evaporator, the dry-out problem can be delayed through the use of an interior spray method, in which each heater tube within the bundle is sprayed simultaneously by two nozzles. The experimental results reveal that the shell-side heat transfer coefficients obtained using the proposed spray technique are significantly higher than those achieved in a conventional flooded type evaporator. The results also show that the heat transfer performance improves as the saturation temperature decreases since the density and thermal conductivity of the sprayed liquid increase. Finally, it is shown that for a constant heat flux and saturation temperature, the heat transfer coefficient increases with an increasing refrigerant mass flow rate.     

大型水平管降膜蒸发器管外热力参数分布计算分析

将分布参数方法与三维有限容积数值计算方法相结合,对大型水平管降膜蒸发海水淡化装置内的海水蒸发过程进行了模拟计算,获得了海水温度、海水盐度、二次蒸汽流速等参数的三维空间分布。详述了传热系数、海水沸点升高、传热温差等参数的空间分布特征。为低温多效蒸发海水淡化装置的工作特征理论提供了支持,为海水淡化装置的大型水平管降膜蒸发器分析与设计提供了理论基础。     

Two-phase flow of refrigerants during evaporation under constant heat flux in a horizontal tube

This paper presents the results of simulations using a two-phase separated flow model to study the heat transfer and flow characteristics of refrigerants during evaporation in a horizontal tube. A one-dimensional annular flow model of the evaporation of refrigerants under constant heat flux is developed. The basic physical equations governing flow are established from the conservation of mass, energy and momentum. The model is validated by comparing it with the experimental data reported in literature. The present model can be used to predict the variation of the temperature, heat transfer coefficient and pressure drop of various pure refrigerants flowing along a horizontal tube. It is found that the refrigerant temperature decreases along the tube corresponding to the decreasing of its saturation pressure. The liquid heat transfer coefficient increases with the axial length due to the reducing thickness of the liquid film. The evaporation rate of liquid refrigerant tends to decrease with increasing axial length, due to the decreasing latent heat transfer through the liquid–vapor interface. The developed model can be considered as an effective tool for evaporator design and can be used to choose appropriate refrigerants under designed conditions.     

R1234ze(E)与R134a在水平双侧强化管外的凝结换热对比实验

搭建了水平单管降膜蒸发试验台,以第四代制冷剂R1234ze(E)和第三代制冷剂R134a作为工质,在新型水平双侧强化管管外分别进行了改变管内水速、热流密度和冷凝温度条件的凝结换热实验。使用Wilson-Gnielinski图解法计算得到管内表面传热系数h_i,进一步采用热阻分离法分离出两种制冷剂的管外表面传热系数,并分析了管内冷却水水速、冷凝温度和壁面过冷度的变化对其换热性能的影响。实验结果表明:同根实验管下不同制冷剂凝结换热性能的差异与制冷剂物性与强化管结构之间的匹配特性有关,实验管型下,R1234ze(E)的管外凝结换热性能高于R134a。     

海水淡化中降膜蒸发过程的实验研究

由于横管降膜蒸发具有传热系数高、热耗低、可利用低品位能源等优点,横管降膜蒸发技术成为低温多效海水淡化技术中应用最广泛的方法.搭建了单管横管降膜试验台,观测了横管降膜蒸发的流动过程,研究了横管降膜蒸发过程中的流动特性和传热特性,归纳了管间距、喷淋密度对横管降膜蒸发过程中流动特性和传热特性的影响.实验结果表明:喷淋密度的增...     

垃圾渗滤液浓缩用MVR蒸发管内CaCO3结垢过程数值分析

基于圆管立式降膜蒸发传热传质的相关理论,建立了其管内CaCO3结垢过程的数学模型,并应用于垃圾渗滤液浓缩用机械蒸汽再压缩（MVR）立式降膜蒸发管内CaCO3结垢过程研究,得到了各结垢参数在不同结垢阶段的变化规律。结果表明：结垢初期,蒸发管内CaCO3的沉积速率远大于剥蚀速率,净存速率较大,污垢层厚度、污垢热阻快速增加,使得蒸发管总传热系数快速减小,进而引起蒸发器的蒸发量、浓缩比快速减小;结垢中期,CaCO3的净存速率变小,污垢增加变缓,各结垢参数变化趋势由急变缓;结垢末期,CaCO3的净存速率趋近于零,污垢不再增加,各结垢参数趋于稳定;相比蒸发管入口,出口液膜溶液的流量小、CaCO3浓度高,结垢更严重,且受整个蒸发管结垢的影响,液膜溶液流量、CaCO3浓度变化较大,各结垢参数变化更迅速,更早趋于稳定。     

制冷用水平管降膜蒸发研究进展及一种新型布液器

水平管降膜蒸发器广泛应用在现代工业的诸多领域,其优化设计和高效应用对于节能和环保具有重要意义.介绍了水平管降膜蒸发的基本原理,对水平管外液膜厚度分布、新型强化管换热性能及布液器结构的最新研究进展进行了综述,回顾了水平管降膜蒸发的研究成果.布液器是系统的关键部件,其性能优劣在很大程度上影响系统的稳定性和效率.在此基础上提出了一种新型布液器的设计方案,为降膜蒸发器的进一步研究和设计提供了参考.