MVR降膜蒸發(fā)器管內(nèi)降膜流動(dòng)及傳熱研究.pdf

1、針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中蒸發(fā)單元耗能多的問題，提出使用MVR蒸發(fā)技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多效蒸發(fā)技術(shù)，并采用降膜蒸發(fā)器作為MVR蒸發(fā)系統(tǒng)的換熱設(shè)備，其中降膜蒸發(fā)效率的大小關(guān)系到MVR蒸發(fā)系統(tǒng)能否利用自身產(chǎn)生的二次蒸汽維持系統(tǒng)的高效運(yùn)行，為了提高降膜蒸發(fā)器的傳熱性能以滿足MVR系統(tǒng)利用二次蒸汽作為循環(huán)熱源的工藝要求，本文采用數(shù)值模擬方法，對(duì)降膜蒸發(fā)管內(nèi)降膜蒸發(fā)流動(dòng)和傳熱過程進(jìn)行了研究，并建立MVR蒸發(fā)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)降膜蒸發(fā)環(huán)節(jié)溶液沸點(diǎn)溫升進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，本文

2、的主要研究工作及結(jié)論：
　?。?）降膜流動(dòng)和傳熱過程的理論研究：闡述了豎直圓管內(nèi)降膜流動(dòng)和傳熱原理，分析了氣液交界面剪應(yīng)力對(duì)降膜流動(dòng)的影響，并且對(duì)降膜蒸發(fā)形式進(jìn)行了分析，認(rèn)為豎直圓管內(nèi)降膜蒸發(fā)傳熱機(jī)理為自由表面蒸發(fā)，為本文的數(shù)值模擬研究奠定理論基礎(chǔ)。
　　（2）降膜蒸發(fā)模型的建立與驗(yàn)證：采用 VOF法對(duì)豎直圓管內(nèi)液體降膜流動(dòng)及傳熱過程建立了三維模型，同時(shí)考慮了表面張力和壁面黏附作用對(duì)降膜流動(dòng)與傳熱特性的影響，并將模擬結(jié)果與經(jīng)

3、驗(yàn)值進(jìn)行了比較。研究結(jié)果表明：不同進(jìn)液流速（0.8~1.2 m/s）下的液膜平均厚度的模擬值與實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式的計(jì)算值吻合很好，網(wǎng)格無(wú)關(guān)性得到驗(yàn)證，說明本文的數(shù)值模擬方法可靠；本文模擬條件下，不可忽略表面張力對(duì)降膜流動(dòng)特性的影響，進(jìn)液流速是影響液膜流型的關(guān)鍵因素，進(jìn)液流速可操作范圍為0.8~1.2 m/s。
　?。?）降膜蒸發(fā)管內(nèi)液膜流態(tài)分析：對(duì)液體在降膜蒸發(fā)管管壁分布情況進(jìn)行了分析，并對(duì)液膜表面波動(dòng)效應(yīng)進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：蒸發(fā)產(chǎn)

4、生的蒸汽對(duì)液體流動(dòng)的擾動(dòng)作用加劇了液膜表面波動(dòng)效應(yīng)，表現(xiàn)為液膜厚度沿管長(zhǎng)方向呈類周期變化趨勢(shì)。
　?。?）氣液兩相流動(dòng)力學(xué)特性研究：對(duì)液膜厚度、壁面剪應(yīng)力、速度、湍流強(qiáng)度等動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明：入口段液膜厚度迅速減薄，入口段長(zhǎng)度小于100 mm；在汽化、蒸汽逆流、重力和剪應(yīng)力共同作用下，液膜表面波加速減速運(yùn)動(dòng)交替進(jìn)行；液膜內(nèi)液體速度滿足拋物線分布，距離壁面越遠(yuǎn)液體速度越大，在氣液交界面處達(dá)到最大。
　?。?）降

5、膜蒸發(fā)傳熱特性研究：對(duì)液膜內(nèi)溫度場(chǎng)以及壁面熱通量進(jìn)行了分析，并分析了進(jìn)液流速、傳熱溫差、操作壓力等操作參數(shù)對(duì)降膜蒸發(fā)管傳熱特性的影響。研究結(jié)果表明：管內(nèi)平均傳熱系數(shù)隨傳熱溫差和操作壓力的增大而增大，當(dāng)進(jìn)液流速為0.7 m/s~1.2 m/s時(shí)，管內(nèi)平均傳熱系數(shù)隨進(jìn)口流速的增大而增大，當(dāng)進(jìn)口流速為1.2 m/s~1.5 m/s時(shí)，管內(nèi)平均傳熱系數(shù)隨進(jìn)口流速的增大而減小。
　?。?）沸點(diǎn)溫升實(shí)驗(yàn)研究：建立MVR蒸發(fā)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)阿斯