波纹管降膜蒸发器流动与传热性能数值研究

摘要

为了描述波纹管降膜蒸发过程中涉及的液膜流动与传热现象，进而准确的预测传热效率，本文对波纹管降膜蒸发过程的局部微观流动、气液两相传热机理、宏观气液分布进行了初步研究。
　　 采用VOF法建立了二维气.液两相分层流动CFD模型；提出影响液膜流动的两个重要动量源项：表面张力动量源项和界面剪应力动量源项；根据模拟结果讨论了壁面结构、液相物性等参数对液膜流动的影响。模拟结果显示，增强界面的波动(采用波纹壁面结构)，能够有效的提高降膜传热效果。同时分析了近壁面液膜旋流的形成机理，并且讨论了旋流对液膜流动及传热的影响。建立描述波纹管降膜蒸发过程的计算传热模型。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，并且拟合了波纹管内降膜蒸发传热分系数的数学计算式，提出了粘度修正系数，模拟结果和实验数据比较吻合。
　　 本文所建立的方法只需给定气、液相物性参数和壁面结构，即可较为准确的估算波纹管降膜蒸发器的传热效率，对蒸发设备的结构优化设计以及工艺优化设计提供了一种方法和途径。