真空水平管內(nèi)蒸汽凝結(jié)換熱實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、低溫多效蒸餾是目前主要的大型海水淡化技術(shù)之一，水平管降膜蒸發(fā)代表著低溫多效蒸餾海水淡化蒸發(fā)器的最先進(jìn)技術(shù)。水平管降膜蒸發(fā)的特點(diǎn)是小溫差、小流量和相變傳熱，因而其傳熱系數(shù)高，能夠在較小的溫差范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)多效蒸發(fā)，提高造水比。并且可以有效的利用低溫余熱，當(dāng)前在低溫多效海水淡化，制冷、石油化工等行業(yè)中得到了非常廣泛的應(yīng)用。 水平管內(nèi)凝結(jié)是多效蒸餾水平管降膜蒸發(fā)器內(nèi)的主要傳熱過程之一，對(duì)蒸發(fā)器傳熱效果、對(duì)蒸發(fā)器的熱力計(jì)算起著決定性的作用。

2、對(duì)于多效蒸餾海水淡化裝置，各效蒸發(fā)器的管內(nèi)凝結(jié)過程都在高真空下進(jìn)行，目前缺少相應(yīng)條件下的關(guān)于海水淡化管內(nèi)凝結(jié)的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果。本文的主要目的是建立水平管內(nèi)真空條件下凝結(jié)換熱實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)真空條件下的水平管內(nèi)凝結(jié)換熱過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量與觀測(cè)，認(rèn)識(shí)水平管內(nèi)凝結(jié)換熱特性，得到影響凝結(jié)換熱系數(shù)和流動(dòng)阻力的主要因素，為海水淡化工程實(shí)踐提供依據(jù)。 本實(shí)驗(yàn)裝置的測(cè)試段為總長10m，外徑為25.4mm的光滑HAL77-2A鋁黃銅管，實(shí)驗(yàn)段分成五段，每段

3、之間設(shè)置長300mm觀察窗，用于觀測(cè)流動(dòng)形態(tài)；對(duì)管內(nèi)冷凝側(cè)傳熱系數(shù)和流動(dòng)阻力進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，得到管外冷卻水流量，冷凝側(cè)飽和溫度，蒸汽流速，管內(nèi)管外流體換熱溫差等對(duì)冷凝側(cè)傳熱系數(shù)和流動(dòng)阻力的影響關(guān)系。實(shí)驗(yàn)裝置保持了良好的真空狀態(tài)，保證蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)低溫下的飽和蒸汽，并且蒸汽在五段測(cè)試管依次冷凝，通過視窗可方便地觀察到兩相流動(dòng)形態(tài)。 實(shí)驗(yàn)表明，殼側(cè)冷卻水流量對(duì)傳熱影響不明顯，而冷凝側(cè)飽和溫度，蒸汽流速，管內(nèi)管外流體換熱溫差等是影

4、響傳熱效果的主要因素。研究發(fā)現(xiàn)凝結(jié)換熱系數(shù)隨傳熱溫差的增大而減小，隨飽和溫度和蒸汽流速的增大而增大；流動(dòng)阻力隨飽和溫度的增大而減小，隨蒸汽流速的增大而增大；流動(dòng)形態(tài)沿管程方向變化明顯，由霧狀流逐漸過渡到環(huán)狀流，最后到波狀流。 實(shí)驗(yàn)中，冷卻水流量范圍為0.211-0.336kg/s，冷凝溫度范圍為45-65℃，管內(nèi)管外流體溫差范圍為2.5-8.5℃，蒸汽流速范圍為40-85m/s，得到傳熱系數(shù)為4500W/(m2·K)≤α≤130