制冷系统水平管降膜蒸发器换热性能的影响因素分析

在理论上对制冷系统中降膜蒸发器进行基本分析,介绍降膜蒸发器的发展背景、发展进程以及工作原理和结构,分析降膜蒸发器的蒸发管上方制冷剂分布器的分配效果和结构、液膜流动特性、制冷剂流量、蒸发器内部的管阵布置方式、蒸发管的表面特性、管束规格和几何排列、气流扰动情况和润滑油等影响因素对降膜蒸发器传热性能的影响,比较降膜蒸发器与其他蒸发器的特点,介绍降膜蒸发的某些技术难题。     

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...     

波纹管降膜蒸发器传热性能数值模拟

为了理解波纹管降膜蒸发过程中涉及的液膜传热过程,本文采用VOF法建立了二维气-液两相分层流动CFD模型,考虑了液相流量,传热温差,蒸发温度,液相粘度等参数对传热效果的影响,根据模拟结果给出了波纹管降膜蒸发器的流量可操作范围。模拟结果和实验数据比较吻合。     

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。     

降膜蒸发器螺杆冷水机组设计创新

针对采用降膜蒸发器的螺杆压缩机冷水机组的技术状况与存在的问题,探讨了实用中的降膜蒸发器螺杆冷水机组的关键技术:平面多级射流配液技术、蒸发气体防扰动技术、冷冻油浓缩提纯技术、排气过热度与蒸发温度联动冷媒流量控制技术,通过改进,取得了较好的机组性能。     

稠油废水降膜蒸发的传热与垢阻

为彻底解决稠油开采带来的废水问题,设计降膜蒸发的实验方案。建立传热系数的物理模型和实验测定的方案,从理论和实验两方面研究稠油废水在降膜蒸发浓缩过程中,传热系数和垢阻的关系。实验结果表明:稠油废水蒸发过程中,蒸发器的传热系数随着蒸发负荷的升高,变化比较小;蒸发器的垢阻受废水线速率和传热温差的影响比较大;传热系数的模型考虑到蒸发侧垢阻的影响是合理的。在选定好阻垢剂的前提下,宜将蒸发负荷控制在20L/(m2·h),线速率控制在1.5~2.0L/(m·s)。     

水平管降膜蒸发器中不同形式的布液器对内部流场流动影响的数值模拟

应用Fluent两相流VOF模型,数值模拟水平管降膜蒸发器内部流场流动的过程。提出3种不同结构的布液器,分别对蒸发器内部流动特性进行了比较分析,得到气液两相图、速度云图、XY图等。模拟结果表明:中间开孔布液器使两部分蒸发管阵产生的蒸汽通过中间蒸汽排气口疏导出去,换热面大,使液体分配较均匀,更为合理,有利于蒸发器内部整体流场的优化设计。研究结果可为降膜蒸发器的优化设计提供理论依据。     

环形布膜器垂直管内R113降膜蒸发换热特性数值研究

通过建立垂直管内降膜蒸发物理数学模型,对环形插头型布膜器管内R113的气液两相逆流降膜蒸发换热特性进行二维非稳态数值研究,分析了管内液膜流动分布以及壁面温度和液膜表面温度分布,对比了加热前后液膜厚度的变化.结果表明:随着降膜蒸发过程的进行,液膜下端开始出现液滴飞溅,且不断向上端发展;R113在管内降膜蒸发过程中壁面温度和液膜表面温度沿流动方向逐渐升高,气相温度变化趋势则相反;从壁面到管中心,温度沿径向逐步降低,在近壁面1mm前后其分布趋势相反;加热后液膜厚度明显减小,且下游液膜厚度变得相对均匀.     

波纹管降膜蒸发器强化传热技术

本文描述了管式换热器的强化传热技术，并从传热机理出发，对波纹管降膜蒸发器的结构特点和强化传热特性进行了分析，阐述了波纹管降膜蒸发器的防除垢性能及其存在的问题。     

叉流高效降膜蒸发器传热传质规律研究

建立了描述叉流式和膜蒸发过程的理论模型,预测结果与实验基本相符,在分析和探讨蒸发器传热传质规律过程中,发现根据入口水温的不同,蒸发器可分别用于蒸发冷却和海水淡化,从蒸发冷却和加热蒸发两个角度讨论了气流,水流及蒸发器结构参数对系统性能的影响,为蒸发器的优化设计奠定了基础。     

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。     

剪切层流蒸发液膜的传热特性

为克服理论分析中气液界面对流换热难以计算的问题,基于气相传热模型,建立了在同向或反向切应力作用下层流饱和蒸发液膜的传热模型,推导出无量纲液膜厚度和壁面对流换热系数与流动长度、界面切应力和初始雷诺数间的理论关系式.研究表明,受液膜蒸发的影响,液膜厚度沿流动长度不断减小,换热传热系数不断增加;同向切应力具有减薄液膜厚度和增大传热系数的作用;反向切应力则具有相反的作用,其影响更为明显.这一理论模型可以反映层流饱和蒸发液膜的传热特性.     

横管降膜过程中液膜内流动和传热特性分析

横管降膜流动过程中,液膜速度和温度及其分布是影响传热传质的关键因素,由于实验研究方法的局限性,实验研究结果一般只是液膜内各参数的平均值,而液膜内部的速度和温度具体分布特性却很难得到。借助FLUENT软件,利用VOF模型研究了橫管外液膜速度和温度及其分布特性。通过建立三维数理模型,模拟研究了常温常压下,橫管外液膜无相变条件下横管液膜的传热过程,并从边界层的角度解释了液膜波动对传热过程的影响。     

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。     

竖管内溴化锂溶液降膜蒸发数值研究

研究以太阳集热板制取的高温空气为热源,直接驱动竖管内溴化锂溶液降膜蒸发的传热性能。提出适用于竖管内溴化锂溶液降膜蒸发传热传质耦合的数学模型,根据合理的数值解法,运用MATLAB软件编程,计算出降膜区域内温度场和浓度场,入口Re数越大,换热效果相对降低,而传质效果增强,并得到量纲为1的降膜换热准则式。通过与经验公式对比发现,溴化锂溶液中传质对传热有抑制作用,且其影响不可忽略。     

水平外波纹管降膜管间流型转变

相比于光管,外波纹管的壁面凹凸结构可增加换热面积,从而提高水平管降膜蒸发器的传热特性。准确预测溶液管间流型是提高传热传质性能的关键步骤。建立了水平管降膜实验装置,研究管间距、溶液浓度、管型对降膜流动过程管间流型转变的影响。结果表明:随着雷诺数(Re)的增加,管间流动形态依次出现滴状流、滴柱状流、柱状流和柱片状流和片状流;对于每一种流型转变所对应的Re,外波纹管明显低于光管,并随管间距的增大而增大,随NaCl溶液质量分数的增大而减小;相较于光管,两种外波纹管更易在较低Re下获得各稳定流型。流型转变边界可以通过流体Re与伽利略数(Ga)之间的函数关系式描述。通过拟合实验数据,得到了3种管的流型转变关系式。     

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。     

低Re数平板降膜瞬态传热特性的研究

在建立低Re数平板降膜流动与传热数学模型的基础上,对平板平滑和波动层流降膜沿整个平板的瞬态传热特性进行了数值计算。平滑层流平板降膜流场按边界层流动进行求解,在此基础上对瞬态温度控制方程进行数值求解。波动降膜则采用坐标变换,在对随时间变化的计算区域进行坐标变换后,对变换后的温度控制方程离散并进行数值求解。平滑层流降膜的计算结果显示,由于平板降膜具有高效的传热特性,传热瞬态过程时间很短。波动层流降膜数值计算结果则显示由于液膜的波动,入口处截面平均温度无论沿流动方向还是随时间变化均呈现波动性,且与平滑层流平板降膜相比,波动降膜明显使液膜温度更快地接近液膜外侧的界面温度,显示了波动对膜内传热的强化作用。