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文檔簡介
1、低溫多效海水淡化系統(tǒng)用水平管降膜蒸發(fā)器是一種低蒸發(fā)溫度、小傳熱溫差和高傳熱系數(shù)的高效換熱器,其主要包括水平管內(nèi)的蒸汽冷凝過程和管外的液體蒸發(fā)過程,涉及到單相流體流動、氣液兩相流動以及流固耦合等復(fù)雜現(xiàn)象。因此,對水平管降膜蒸發(fā)器液膜流動鋪展過程以及換熱過程的研究,有利于水平管降膜蒸發(fā)器的設(shè)計和改良。
本文建立了一個波長周期的三維單管水平管降膜流動蒸發(fā)模型,使用基于有限容積法的CFD軟件,采用VOF兩相流模型捕捉氣液界面,壓力與速
2、度的耦合方式采用PISO算法,模擬了水平管外的降膜流動和傳熱過程。通過改變?nèi)肟谔庯L速以及噴淋孔噴淋量改變運行工況,研究了不同工況下的水平管外液膜流動傳熱過程,并得出了相關(guān)結(jié)論。
首先研究分析了水平管外液膜的流動鋪展過程:液柱沖擊管壁后,相鄰液柱的降膜液體相向流動,最終在水平管中心匯合形成環(huán)狀的液膜波峰,并在水平管底部形成二次液柱,波峰兩側(cè)液膜對稱分布,形成錯排流;豎直方向速度值隨著圓周角的增大先增大后減小,最大值出現(xiàn)在110°
3、左右,且速度值與噴淋密度關(guān)系不大;波峰區(qū)域液膜厚度隨著噴淋密度的增加而增加,非波峰區(qū)域并不存在這一現(xiàn)象。
其次分析了繞流蒸汽對液膜分布以及傳熱的影響:隨著繞流風速的增大,迎風面液膜流動速度變化顯著,膜厚整體減小,背風面膜厚增大,兩面膜厚都趨于均勻;在繞流蒸汽的作用下,管外液膜最薄處出現(xiàn)在一次液柱截面,迎風面150°周向角處;隨著噴淋密度的增加,管外液膜的穩(wěn)定性得到提升,發(fā)生干斑的可能性降低;管外傳熱系數(shù)的大小主要受膜厚與液膜內(nèi)
4、波動程度的影響,沿周向先減小后增加,最小值在160°至170°之間;沿軸向從中間向兩端先減小后增大,在波峰區(qū)域邊緣處取得最小值;噴淋密度對傳熱系數(shù)并無明顯的單調(diào)影響。
最后分析了繞流蒸汽對管間液柱的影響:發(fā)現(xiàn)了實際液柱偏移時的特點,指出了管間液柱與來流蒸汽之間關(guān)系的理論推導(dǎo)公式所存在的不足;噴淋密度越大,管間液柱越穩(wěn)定;在小噴淋密度條件下,管間液柱的臨界偏移角度約為幾何臨界角的50%;隨著噴淋密度的增加,來流蒸汽的極限風速逐漸
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