气汽混合流凝结液膜厚度分布及对换热特性的影响

摘要

在工业生产中，广泛存在着不凝结气体中含凝结汽体的凝结换热现象。在气汽混合流体凝结换热过程中，蒸汽在管壁上凝结形成液膜，增加了换热阻力，降低了换热效果。因此，求解液膜在管壁表面的液膜厚度分布，寻求减薄液膜加速排液的方法，以达到强化换热特性的效果，成为该类换热的主要研究方向。
　　 以天然气锅炉的烟气余热回收为例进行研究，建立了圆管、椭圆管和滴形管三种管型的物理模型，推导出液膜厚度分布、换热系数等相应关系式，并验证了模型的正确性。在给定条件下，分别计算了不同管型液膜沿管壁的厚度分布及换热系数，分析了气汽混合流体速度、管壁温度、管型参数等对液膜厚度分布及换热特性的影响。结果表明，在气汽混合流体凝结放热过程中，不同管型的凝结液膜厚度分布差别较大，并对换热有较大的影响;壁面温度升高时，液膜厚度减薄，换热系数降低，凝结换热程度减弱;混合流体速度增加能够使液膜减薄，换热性能加强;相同条件下滴形管管壁上所形成的液膜，其平均厚度较薄，换热系数较高，故换热性能优于其它管型，能够实现强化换热的目的。该研究能为冷凝换热器的优化设计提供可靠的参考。

目录

声明

摘要

物理量名称及符号表

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究动态

1．2．1 理论研究

1．2．2 试验研究

1．2．3 数值研究

1．3 本文研究的主要内容

第2章 凝结换热的机理及强化

2．1 凝结换热现象

2．1．1 对流换热的分类

2．1．2 凝结换热机理

2．1．3 气汽混合流体的凝结换热

2．2 膜状凝结和珠状凝结

2．3 凝结换热的传质过程

2．4 凝结换热的强化技术

2．4．1 强化换热的目的

2．4．2 强化换热的途径

2．4．3 凝结换热的强化措施

2．5 本章小结

第3章 水平圆管凝结换热模型

3．1 物理模型

3．2 数学模型

3．2．1 液膜速度分布规律

3．2．2 凝结液膜的平均雷诺数

3．2．3 水蒸气质量流量

3．2．4 凝结液膜厚度分布

3．2．5 换热系数

3．3 结果验证

3．3．1 初参数确定及计算过程

3．3．2 计算结果的验证

3．4 本章小结

第4章 特殊管型凝结换热模型

4．1 物理模型

4．1．1 椭圆管弧长公式

4．1．2 滴形管弧长公式

4．2 液膜厚度分布模型

4．3 换热系数

4．4 本章小结

第5章 凝结液膜厚度分布规律及对换热特性的影响

5．1 圆管液膜厚度分布及换热特性

5．1．1 液膜内外温差及管顶端凝结量的变化规律

5．1．2 液膜厚度及换热系数沿管壁的变化规律

5．2 椭圆管液膜厚度分布及换热特性

5．2．1 初始参数对椭圆管液膜凝结换热的影响

5．2．2 椭圆管管型参数对液膜换热的影响

5．3 滴形管液膜厚度分布及换热特性

5．3．1 壁温及主流流速对滴形管凝结厚度分布及换热的影响

5．3．2 管型几何尺寸对液膜厚度分布及换热的影响

5．4 不同管型液膜分布及换热特性比较

5．4．1 管壁温度不同时液膜厚度分布及换热特性

5．4．2 不同气汽混合流体速度液膜分布及换热特性的比较

5．4．3 管型对液膜分布及换热特性的影响比较

5．5 本章小结

第6章 不确定度分析

第7章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

致谢