直接接觸冷凝器流動特性及傳熱研究.pdf

1、本文利用SV型和SK型靜態(tài)混合器，并以純金屬鈦粉末燒結的微泡發(fā)生器作為氣體分布器，開發(fā)出一種新型直接接觸冷凝器。本文首先在空氣-水體系中對兩種新型直接接觸冷凝器的流體力學性能進行測試，測量并觀察氣液兩相流體在新型直接接觸冷凝器中的流動狀態(tài)、氣泡形態(tài)、氣含率以及壓降情況。實驗結果表明，在裝有SV型靜態(tài)混合器的冷凝器中，氣泡尺寸較小，氣含率較大且隨氣相流量的增大呈先增大后保持不變的趨勢；氣含率隨液相流量的增大基本保持不變。在兩種直接接觸冷凝

2、器中，壓降均隨氣相及液相流量的增大而增大。裝有SV型靜態(tài)混合器的冷凝器中，壓差較大于SK型。這是由于，SV型直接接觸冷凝器對于分散相氣泡具有較強的破碎作用，使氣泡尺寸更小，分布更均勻。且SV型靜態(tài)混合器具有較大的比表面積，氣泡上升孔道小，路徑長。氣泡在上升過程中受到阻力大，停留時間長。
　　在空氣-水實驗基礎上，本研究在水蒸氣-水體系中，進一步測試并比較兩種新型直接接觸冷凝器的流體力學性能及冷凝傳熱性能。測試氣體分布器對于冷凝傳熱

3、性能的影響，包括換熱效率、溫度的軸向分布情況、連續(xù)相與分散相的平均傳熱溫差、體積傳熱系數(shù)以及臨界液相溫度。實驗結果表明，在新型直接接觸式凝結器中，由于使用了鈦金屬燒結成的多孔介質作為氣體分布器，使水蒸氣穩(wěn)定均一地進入水相中，有效地避免了蒸汽凝結時產生的振動與噪音。水蒸氣的冷凝過程主要集中在冷凝器的氣相進口位置，冷凝段高度與流體流量有關。新型直接接觸冷凝器在空氣-水體系下具有較大的平均體積傳熱系數(shù)（35-40 kW·m-3·℃-1），裝有

4、SV型靜態(tài)混合器的直接接觸冷凝器略高于SK型。SK型靜態(tài)混合器具有較小壓降以及臨界液相溫度，因此SK型冷凝器具有更大操作范圍。
　　本研究從實際應用角度出發(fā)，考慮到直接接觸冷凝在天然氣接收站中具有重要應用，是天然氣接收站穩(wěn)定、安全運行的關鍵技術。本研究在之前所做研究的基礎上，對兩種新型直接接觸冷凝器在低溫流體下的流動及傳熱性能進行研究?？紤]到安全、環(huán)保等問題，本研究選在氮氣-液氮體系下，對兩種新型直接接觸冷凝器的性能進行研究。實驗