本文關(guān)鍵詞：橫管外降膜流動(dòng)與蒸發(fā)傳熱研究

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【摘要】：橫管降膜蒸發(fā)技術(shù)由來(lái)已久,其所具有的傳熱系數(shù)高、傳熱溫差小、可低溫傳熱等優(yōu)點(diǎn)使之被廣泛應(yīng)用在海水淡化、食品加工、制冷工程、石油冶煉和化學(xué)工程等諸多領(lǐng)域,尤其被多用于多效蒸發(fā)設(shè)備中。在海水淡化領(lǐng)域,以橫管降膜蒸發(fā)為主要技術(shù)的低溫多效蒸發(fā)海水淡化技術(shù)在具備了上述優(yōu)點(diǎn)外,更加之高造水水質(zhì)、換熱管耐結(jié)垢、耐腐蝕且可利用電廠低品位余熱等諸多優(yōu)勢(shì),已然成為海水淡化廠所使用的主流技術(shù)之一。開(kāi)展對(duì)橫管降膜蒸發(fā)技術(shù)的研究,為設(shè)計(jì)生產(chǎn)更加高效的新一代海水淡化設(shè)備和其他領(lǐng)域橫管降膜蒸發(fā)器提供了重要的技術(shù)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。 為了獲得準(zhǔn)確的橫管降膜蒸發(fā)傳熱數(shù)據(jù)和機(jī)理,本文對(duì)橫管降膜蒸發(fā)進(jìn)行了傳熱實(shí)驗(yàn)研究、流動(dòng)觀測(cè)研究和數(shù)值模擬計(jì)算。本文針對(duì)橫管降膜蒸發(fā)的實(shí)驗(yàn)和理論研究的主要內(nèi)容如下： (1)本文對(duì)橫管降膜蒸發(fā)傳熱系數(shù)的影響因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)從流動(dòng)形態(tài)和液膜流速入手,討論了布管方式和噴淋密度對(duì)傳熱過(guò)程的影響,通過(guò)局部傳熱系數(shù)和平均傳熱系數(shù)的對(duì)比,探討布管方式和噴淋密度在換熱管表面的影響區(qū)域,同時(shí)定義了最優(yōu)噴淋雷諾數(shù)ReC,,以用于深入剖析橫管降膜流動(dòng)的傳熱過(guò)程,探討傳熱過(guò)程中各因素對(duì)傳熱效果的影響。本文從換熱方式的不同入手,討論了熱流密度對(duì)傳熱系數(shù)的影響。從物性變化入手,討論了蒸發(fā)溫度和實(shí)驗(yàn)流體對(duì)局部傳熱系數(shù)和平均傳熱系數(shù)的影響,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還首次發(fā)現(xiàn)并解釋了以海水作為實(shí)驗(yàn)流體時(shí),傳熱系數(shù)隨蒸發(fā)溫度變化的特殊規(guī)律,并以此表明了以非海水流體為基礎(chǔ)的橫管降膜蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)結(jié)論和規(guī)律不可輕易套用于海水淡化領(lǐng)域中。 (2)本文對(duì)不同布管方式的液膜流動(dòng)進(jìn)行了觀測(cè)、拍攝和對(duì)比討論。通過(guò)對(duì)液膜流動(dòng)的觀測(cè)實(shí)驗(yàn),細(xì)致闡述了橫管降膜流動(dòng)流體下落和液膜鋪展的物理過(guò)程,對(duì)流型轉(zhuǎn)換所需的雷諾數(shù)和影響因素進(jìn)行深入探討,并以此印證傳熱實(shí)驗(yàn)中所呈現(xiàn)出的流動(dòng)對(duì)換熱過(guò)程的影響。 (3)本文選用Navier-Stokes方程作為流體運(yùn)動(dòng)的控制方程,以VOF方法來(lái)追蹤液膜的自由表面變化,對(duì)橫管降膜流動(dòng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn),本文所構(gòu)建的三維模型數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合性很好,處理方法基本可行,計(jì)算結(jié)果相對(duì)可靠。而且通過(guò)對(duì)數(shù)值模擬速度分布圖和液膜厚度分布圖的分析,深入討論了橫管降膜流動(dòng)過(guò)程和液膜鋪展規(guī)律,更好的解釋了傳熱實(shí)驗(yàn)中所展現(xiàn)出來(lái)的物理現(xiàn)象,使模擬結(jié)果在對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的微觀分析中起到了重要的作用。
【關(guān)鍵詞】：橫管降膜蒸發(fā) 傳熱系數(shù) 海水淡化 流動(dòng)形態(tài) 液膜鋪展模擬
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• CONTENTS9-11
• 圖目錄11-13
• 表目錄13
• 主要符號(hào)表13-16
• 1 緒論16-31
• 1.1 海水淡化和橫管降膜蒸發(fā)16-18
• 1.1.1 海水淡化的背景和意義16-17
• 1.1.2 海水淡化中的橫管降膜蒸發(fā)17-18
• 1.2 橫管降膜蒸發(fā)的研究進(jìn)展18-29
• 1.2.1 橫管降膜蒸發(fā)器的發(fā)展過(guò)程18-19
• 1.2.2 橫管降膜蒸發(fā)的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展19-29
• 1.3 本論文的研究工作29-31
• 2 橫管降膜蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及熱計(jì)算31-52
• 2.1 橫管降膜蒸發(fā)傳熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)31-38
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的系統(tǒng)構(gòu)成與實(shí)驗(yàn)流程31-33
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備功能介紹與設(shè)計(jì)33-37
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)步驟37-38
• 2.2 橫管降膜流型觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)38-39
• 2.3 測(cè)試設(shè)備校驗(yàn)及精度匯總39-44
• 2.3.1 計(jì)量、控制及測(cè)量設(shè)備39-43
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備精度匯總43-44
• 2.4 熱計(jì)算和數(shù)據(jù)處理44-49
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)中的熱計(jì)算44-46
• 2.4.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理46-49
• 2.5 實(shí)驗(yàn)誤差分析49-51
• 2.6 本章小結(jié)51-52
• 3 橫管降膜流型實(shí)驗(yàn)研究52-61
• 3.1 流型的觀測(cè)和討論52-59
• 3.2 流型轉(zhuǎn)變的影響因素59-60
• 3.3 本章小結(jié)60-61
• 4 橫管降膜流動(dòng)的數(shù)值模擬61-74
• 4.1 物理數(shù)學(xué)模型62-65
• 4.1.1 物理模型描述62
• 4.1.2 控制方程的建立62-63
• 4.1.3 方程的離散和數(shù)值模型的求解63-64
• 4.1.4 網(wǎng)格的劃分和網(wǎng)格獨(dú)立性64-65
• 4.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析65-72
• 4.3 本章小結(jié)72-74
• 5 橫管降膜蒸發(fā)傳熱結(jié)果分析74-93
• 5.1 管間距對(duì)傳熱系數(shù)的影響74-80
• 5.2 熱流密度對(duì)傳熱系數(shù)的影響80-81
• 5.3 噴淋密度對(duì)傳熱系數(shù)的影響81-83
• 5.4 蒸發(fā)溫度對(duì)傳熱系數(shù)的影響83-85
• 5.5 傳熱系數(shù)在圓周方向的分布85-90
• 5.6 實(shí)驗(yàn)流體鹽度對(duì)傳熱系數(shù)的影響90-91
• 5.7 本章小結(jié)91-93
• 6 結(jié)論與創(chuàng)新點(diǎn)93-96
• 6.1 結(jié)論93-94
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)94
• 6.3 展望94-96
• 參考文獻(xiàn)96-103
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表論文情況103-105
• 致謝105-107
• 作者簡(jiǎn)介107-108

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：909408