波纹竖管内降落液膜的蒸发传热与流体力学性能

摘要

本文将波纹管作为加热元件应用于降膜蒸发器,建立了波纹管降膜蒸发器蒸发浓缩实验装置,并以葡萄糖溶液为介质,进行了蒸发浓缩实验.对浓缩过程中液膜的流动性能、传热性能进行了理论分析和实验研究,分析了一些主要操作参数对传热系数的影响,并对结构参数不同的两根波纹管的传热性能进行了比较.本文考虑了管内降膜蒸发过程中二次蒸汽剪应力以及圆管曲率对液膜流动及传热的影响,在液膜层流流动蒸发过程中,通过对管内的降落液膜进行理论分析,建立了液膜层流流动下数学模型和经验关联式;对液膜湍流流动,在Ueda涡流粘度表达式的基础上,考虑二次蒸汽剪应力对降落液膜流动及传热的影响,建立了在整个液膜上连续的涡流粘度表达式;根据管内液膜流动的动量方程和能量方程得出湍流过程中波纹管内液膜蒸发传热分系数的理论模型;得出适合于波纹管湍流降膜蒸发分系数的数学计算式;同时得出了波纹管湍流降膜蒸发传热分系数准数关联式.实验结果表明,准数关联式预测值与实验值吻合较好,对实际应用具有一定的参考价值.

目录

文摘

英文文摘

1.前言

2.文献综述

2.1竖管降膜蒸发器与降膜蒸发传热研究概况

2.1.1竖管降膜蒸发器的特点

2.1.2竖管降膜蒸发传热研究

2.2换热设备强化传热技术

2.2.1换热设备传热过程强化

2.2.2竖管降膜蒸发强化传热方法

2.3波纹竖管降膜蒸发器的研究

2.3.1波纹管换热器

2.3.2波纹竖管降膜蒸发器换热性能

2.3.3波纹管换热器的防、除垢性能

2.4本文研究的内容

3.理论研究

3.1物理模型

3.1.1液膜的流动过程

3.1.2液膜的传热过程

3.2数学模型

3.2.1层流液膜流动的动量方程

3.2.2层流液膜传热分析

3.2.3湍流液膜传热分析

3.3论结果分析与讨论

4.实验研究

4.1实验目的

4.2波形管降膜蒸发实验装置流程

4.2.1进料及循环系统

4.2.2蒸汽加热系统

4.2.3真空系统

4.2.4二次蒸汽冷凝系统

4.2.5数据测量仪器

4.3主体设备

4.3.1波形管降膜蒸发器

4.3.2石英玻璃波形管

4.3.3汽液分离器

4.4液膜传热分系数的测定方法

4.5实验设计方法

4.6实验步骤

5.实验结果及讨论

5.1降落液膜的流态

5.1.1波形管内降落液膜流动情况

5.1.2层流向湍流转变的临界雷诺数Rec

5.2蒸发传热性能

5.2.1料液流量对液膜蒸发传热分系数的影响

5.2.2蒸发温度对液膜蒸发传热分系数的影响

5.2.3传热温差对液膜蒸发传热分系数的影响

5.2.4葡萄糖溶液浓度对液膜蒸发传热分系数的影响

5.2.5波峰与波谷处壁温的比较

5.3液膜侧蒸发传热分系数准数关联式

5.3.1关联式的建立

5.3.2关联式的求解

5.4传热分系数试验值与理论值的比较

6.结论

7.致谢

符号说明

参考文献

附录