發(fā)布時間：2018-03-17 17:26

  本文選題：水平管降膜蒸發(fā)　切入點：液膜厚度　出處：《昆明理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：降膜蒸發(fā)器由于具有熱效率高、占地面積小、操作溫度低、和浸沒式蒸發(fā)器相比存液少、有利于余熱回收、可與其他系統(tǒng)聯(lián)產(chǎn)等特點,剛被設(shè)計出來就引起了社會的廣泛關(guān)注。降膜蒸發(fā)器有水平管和垂直管兩種形式。水平管降膜蒸發(fā)器的換熱系數(shù)為普通換熱器的5～6倍,是垂直管降膜蒸發(fā)器的2～3倍,因此對水平管降膜蒸發(fā)器的研究具有更高的應(yīng)用價值,對節(jié)約成本和能源有積極作用。鑒于水平管降膜蒸發(fā)器的優(yōu)越性,本文對水平管降膜蒸發(fā)器進(jìn)行了理論和實驗研究,旨在探索水平管在降膜蒸發(fā)過程中液膜厚度分布情況和影響其傳熱的因素,完善系統(tǒng)缺陷。首先根據(jù)邊界條件簡化N-S方程,推導(dǎo)了水平圓管外液膜厚度沿周向角的分布和液膜厚度與噴淋密度的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn),液膜厚度隨著周向角的增大先減小后增大,且在周向角為90度時取得最小值;液膜厚度隨著噴淋密度的增大而增大。然后根據(jù)力平衡理論分析了在降膜過程中由于熱流密度的增大或者噴淋密度的減小而引起的干涸現(xiàn)象,推導(dǎo)得到臨界熱流密度的半經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式。影響臨界液膜厚度的主要因素是噴淋密度和流體物性。由于降膜蒸發(fā)器在主要應(yīng)用于海水淡化、蒸發(fā)結(jié)晶以及濃縮過程,這些工業(yè)過程中流體粘度較大,更容易在水平管上堆積、結(jié)晶,因此更容易出現(xiàn)干涸現(xiàn)象,本文希望為這種情況建立一個理論模型,并且對工程實踐起指導(dǎo)作用。本文研究的是滴狀流和柱狀流下的液膜分布,由于噴淋密度較小,因此液膜厚度很小,液膜厚度測量很困難。對此采用探針法對液膜直接進(jìn)行測量,并對水平管軸向和周向液膜厚度分布進(jìn)行分析,得到了液滴/液柱滴落處和兩液滴/液柱滴落處之間的液膜分布。由于泰勒不穩(wěn)定性,液膜在流動過程中沿軸向和周向存在波動,液膜并非是均勻不變的。通過實驗發(fā)現(xiàn)液膜厚度沿周向不是按照90度對稱的,且由于受到?jīng)_擊的影響液膜在軸向兩液滴/液柱滴落處中間位置會形成一個拱起。對降膜蒸發(fā)過程中單根水平圓管的傳熱實驗則考察了噴淋密度、熱流密度、進(jìn)口水溫、周向角對傳熱系數(shù)的影響。當(dāng)噴淋密度很小時,增大熱流密度,液膜局部會出現(xiàn)干涸現(xiàn)象,但此時液膜遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到沸騰的條件,可以確定這種情況不同于液膜的沸騰以及劇烈的蒸發(fā)導(dǎo)致的燒干現(xiàn)象。同時發(fā)現(xiàn)同樣的噴淋密度相同的進(jìn)口水溫情況也不盡相同。只有當(dāng)進(jìn)口水溫較低時才有可能發(fā)生干涸現(xiàn)象。這種情況是由于熱毛細(xì)現(xiàn)象造成的。由于溫度的上升使流體物性發(fā)生改變:表面張力減小;粘度減小和蒸發(fā)使液膜變薄,重力減小,但表面張力減小速度小于重力減小速度。表面張力變小會使液膜產(chǎn)生一個橫向的剪切應(yīng)力。液膜正常流動時,表面張力大于重力,隨著溫度的增加,當(dāng)表面張力等于重力時,由表面張力變化引起的橫向剪切力導(dǎo)致了液膜的收縮,即出現(xiàn)了干涸現(xiàn)象。實驗測得了發(fā)生干涸現(xiàn)象時的噴淋密度與熱流密度,并與理論模型和他人實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。結(jié)果顯示理論模型與實驗數(shù)據(jù)對應(yīng)良好,臨界熱流密度與噴淋密度成正比;臨界熱流密度與進(jìn)口溫度成正比;干涸發(fā)生的位置為周向最小液膜厚度附近。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ051.62

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 邱慶剛;陳金波;;水平管降膜蒸發(fā)器管外液膜的數(shù)值模擬[J];動力工程學(xué)報;2011年05期

2 連紅奎;李艷;束光陽子;顧春偉;;我國工業(yè)余熱回收利用技術(shù)綜述[J];節(jié)能技術(shù);2011年02期

3 郭斌;李會雄;郭篤鵬;;水平管外降膜流動液膜厚度的測量及分析[J];工程熱物理學(xué)報;2011年01期

4 楊紅亮;史丹;;能效研究方法和中國各地區(qū)能源效率的比較[J];經(jīng)濟(jì)理論與經(jīng)濟(jì)管理;2008年03期

5 何茂剛;王小飛;張穎;費繼友;;水平管降膜蒸發(fā)器管外液體流動研究及膜厚的模擬計算[J];熱科學(xué)與技術(shù);2007年04期

6 馬學(xué)虎,高大志,安家明,朱曉波,陳嘉賓,鄧新祿;功能表面降膜蒸發(fā)傳熱特性的實驗研究[J];熱科學(xué)與技術(shù);2003年02期

7 王維興;鋼鐵工業(yè)的節(jié)能潛力分析[J];冶金能源;2002年03期

相關(guān)會議論文 前1條

1 溫燕明;孫德民;李洪福;;鋼鐵企業(yè)用電自給可行性探討[A];2008全國能源與熱工學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

，

本文編號：1625741