非等溫降膜流動流型的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、降膜流動是自然界中常見的一種流動現(xiàn)象,因其具有高效的傳熱傳質(zhì)系數(shù)、小溫差、高熱流密度、低能耗的特點,被廣泛應(yīng)用于精餾、降膜蒸發(fā)以及海水淡化等工業(yè)生產(chǎn)過程中。本文主要研究了在非等溫條件下,降膜流動的流型變化以及相應(yīng)傳熱性能的變化情況。采用水-水蒸氣的系統(tǒng),通過實驗和數(shù)值模擬的方法,研究了在非等溫條件下液膜豎直平板上的流動情況以及相應(yīng)的傳熱系數(shù)的變化,同時研究了非等溫液膜在填料上的流動情況,本文主要分為以下四部分:
  第二章采用自制

2、的降膜設(shè)備,研究了在水蒸氣溫度流量一定的條件下,不同液相流量和不同進料溫度對降膜流型的影響。利用熱成像儀得到了液膜表面溫度分布結(jié)果。實驗結(jié)果表明,在水與水蒸氣存在溫差的情況下,即非等溫降膜的條件下,平板豎直降膜有橫向收縮的現(xiàn)象,且收縮程度隨氣液溫差的增大而增大,隨液相流量的增加而減小。紅外成像測溫顯示,非等溫降膜時,液膜邊緣位置溫度明顯高于中間主流區(qū)。
  第三章利用計算流體力學(xué)(CFD)方法,對實驗中非等溫降膜流動進行了模擬。模

3、擬采用VOF模型,利用Fluent計算軟件,將表面張力隨溫度變化的因素加入到模型中,成功的得到了三維非等溫降膜流動的流動形態(tài)。模擬結(jié)果與實驗有很強的一致性,同樣顯示了在非等溫條件下,液膜出現(xiàn)了向中心收縮的現(xiàn)象。模擬結(jié)果表明,液膜邊緣溫度梯度較大,導(dǎo)致了其邊緣表面張力梯度增加,產(chǎn)生了指向中心區(qū)域的力,從而導(dǎo)致了液膜收縮,得到了液膜的溫度、速度、表面張力的分布狀況。
  第四章利用前面所開發(fā)的三維計算模型,模擬了不同表面張力的液體的降

4、膜流動情況,計算了不同溫度不同流量下液膜的變化,并分析了液膜厚度、溫度、表面張力以及速度的變化,發(fā)現(xiàn)液體的流動狀態(tài)受表面張力和表面張力隨溫度變化梯度共同影響,液膜的表面張力越低,其越容易鋪展,在受熱情況下,液膜表面張力隨溫度變化梯度越小,越容易鋪展。
  第五章搭建可視化的實驗設(shè)備,以水為主要原料,采用激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)(LIF),考察了在250Y填料和750Y填料表面不同溫差下液膜非等溫的流動過程,得到了液膜在填料上潤濕面積和厚度

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