水平管外海水降膜流動與蒸發(fā)傳熱過程研究.pdf

1、水平管降膜蒸發(fā)技術歷經多年發(fā)展，被廣泛應用于低溫制冷、食品工程、石油化工和制藥工業(yè)等領域。近幾十年來，水平管降膜蒸發(fā)技術在海水淡化領域中也獲得了廣闊的應用前景。采用水平管降膜蒸發(fā)技術的低溫多效蒸發(fā)海水淡化方法由于其傳熱效率高、成品水質好、熱源品質要求低、抗結垢抗腐蝕性能好以及裝置運行性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)點，使其成為熱法海水淡化中的熱門技術之一。水平管降膜蒸發(fā)技術在海水淡化中的應用因其流體物性、運行參數和設計結構等方面的不同而具有其特殊性，因

2、此對其有針對性的過程機理探索也有待深入。所以，開展對海水淡化中水平管降膜蒸發(fā)相關過程機理和技術的研究，對于換熱設備理論的完善與技術發(fā)展具有重要學術意義和工程價值。本文通過對水平管外降膜流動與蒸發(fā)傳熱過程的研究，將流動與傳熱進行有機地結合，深入探討其流動特性與傳熱變化規(guī)律，以及兩者的相互影響，旨在發(fā)展與完善水平管降膜流動與蒸發(fā)傳熱領域的基礎理論和研究技術，并為海水淡化蒸發(fā)器以及其他水平管降膜設備的設計提供依據和支持。
　　本文通過對

3、水平管外純水與海水的管間流動形態(tài)的觀測，研究歸納了各種管間流動形態(tài)的特點，以及各相鄰流動形態(tài)的轉變臨界雷諾數，討論了管間距與管徑對水平管降膜流動管間形態(tài)的影響;利用激光誘導熒光技術對水平管外液膜厚度的分布進行了測量，全面研究了水平管外液膜厚度在周向角度和軸向長度上的三維分布規(guī)律，分析了噴淋密度、管徑和管間距對液膜厚度及波動幅度的影響，比較了海水與淡水在管外液膜流動狀態(tài)上的差別。此外，對水平管降膜流動構建了三維數值模型用以模擬液膜厚度與速

4、度分布情況。研究結果表明，管間距的增加使得流動形態(tài)的臨界轉變雷諾數有所增大;在管間距過小時，管間流動形態(tài)將不再遵循傳統(tǒng)劃分的流動形態(tài)變化規(guī)律。液膜厚度隨噴淋密度的增加而變厚，隨管間距的增加而變薄。在軸向長度上，兩根液柱之間的液膜厚度以液柱間距的中點呈“平穩(wěn)段-波峰段-平穩(wěn)段”對稱性分布。在周向角度上，液膜厚度呈現先減小后增加的變化趨勢。同情況下，海水液膜厚度較純水薄，且波動幅度較純水小。在液膜厚度分布上，數值模擬與實驗測量結果取得了較好

5、的一致。
　　本文以水和海水為實驗流體，進行了水平外降膜蒸發(fā)傳熱實驗研究，分別對平均傳熱系數和局部傳熱系數進行了分析。討論了熱流密度、噴淋密度、蒸發(fā)溫度、鹽度、管間距和管徑對平均傳熱系數的影響。將消泡劑這一熱法海水淡化常用添加劑對平均傳熱系數的影響進行了分析，也討論了噴淋密度、蒸發(fā)溫度、管間距和鹽度對局部傳熱系數的影響。研究發(fā)現，水平管外液膜厚度和波動幅度的變化對傳熱有直接影響。管外平均傳熱系數隨管間距的增加而增加，過小管間距導致