【摘要】：水平管式降膜蒸發(fā)器具有傳熱系數(shù)高、傳熱溫差小和制冷劑充注量少等眾多優(yōu)點(diǎn),引起大量學(xué)者的關(guān)注。由于降膜蒸發(fā)器換熱管束外壁面易出現(xiàn)局部“干斑”現(xiàn)象,所以有學(xué)者提出采用引射再循環(huán)系統(tǒng)來減少此類現(xiàn)象,但相關(guān)研究尚少,導(dǎo)致其進(jìn)行直接優(yōu)化很困難。因此,通過對水平管式降膜蒸發(fā)器性能的研究,提供結(jié)構(gòu)設(shè)計參考是非常重要的。基于大量有關(guān)水平管式降膜蒸發(fā)器換熱性能影響因素和采用制冷劑引射再循環(huán)系統(tǒng)研究資料上,分析了各種因素對水平管降膜蒸發(fā)器的換熱性能影響后,針對降膜式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,設(shè)計出一種新穎的降膜蒸發(fā)器結(jié)構(gòu),所設(shè)計的二級再循環(huán)降膜蒸發(fā)器,不僅采用制冷劑引射再循環(huán)系統(tǒng),而且設(shè)置了一級和二級布液器。嘗試使得底部換熱管的管外壁面布液更加均勻,并減少局部“干斑”現(xiàn)象產(chǎn)生。本文建立了水平管式降膜蒸發(fā)器蒸發(fā)換熱的有限差分模型,考慮了降膜蒸發(fā)器性能沿管內(nèi)冷凍水流動方向、管排水平方向和豎直方向的變化,以及換熱管出現(xiàn)局部“干斑”現(xiàn)象時對降膜蒸發(fā)器換熱性能的影響。且在此模型中采用了 Roques通過一系列試驗和擬合分析得出的水平管式降膜蒸發(fā)換熱系數(shù)的計算公式。通過所建理論模型,運(yùn)用Visual Basic語言編制了兩種不同結(jié)構(gòu)降膜蒸發(fā)器的仿真程序。利用此軟件數(shù)值模擬出四臺樣機(jī)的各性能參數(shù),并通過計算結(jié)果進(jìn)行誤差分析驗證,說明此軟件能夠用于本課題研究。對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行對比分析,得出了降膜蒸發(fā)器性能與再循環(huán)系數(shù)等因素之間的關(guān)系,以及驗證設(shè)計出的二級再循環(huán)降膜蒸發(fā)器是否能夠達(dá)到預(yù)計效果。得出結(jié)論:若想試圖完全消除降膜蒸發(fā)器強(qiáng)化換熱管束表面存在的局部“干斑”現(xiàn)象,則再循環(huán)系數(shù)R1的數(shù)值需大于1.5;降膜蒸發(fā)器的最佳再循環(huán)系數(shù)R1約為1.2,使得降膜蒸發(fā)器制冷劑蒸發(fā)量有效穩(wěn)定且節(jié)省制冷劑充注量,對應(yīng)的綜合平均降膜因子φ約為0.78;對于給定換熱管束的降膜蒸發(fā)器應(yīng)該具有合適的制冷劑再循環(huán)流量值,使得降膜蒸發(fā)器換熱性能更高且避免制冷劑的過量浪費(fèi);只有在制冷劑液體再循環(huán)流量較小的情況下,采用二級再循環(huán)降膜蒸發(fā)器相比于一級再循環(huán)降膜蒸發(fā)器有一定加強(qiáng)換熱性能的效果;若要二級再循環(huán)降膜蒸發(fā)器換熱管完全濕潤,所需制冷劑充注量是一級再循環(huán)降膜蒸發(fā)器的約1.5倍;二級再循環(huán)降膜蒸發(fā)器的底部換熱管束雖實現(xiàn)設(shè)計初衷降膜情況優(yōu)于一級再循環(huán)結(jié)構(gòu),但效果并不顯著,且出現(xiàn)上部換熱管束的局部“干斑”現(xiàn)象加劇。
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ051.62
【圖文】：

。逡逑液式蒸發(fā)器（如圖１．１所示）的優(yōu)點(diǎn)在于，液態(tài)制冷劑對換熱壁、沸騰換熱系數(shù)較高和后期維護(hù)方便等。但是此類蒸發(fā)器同樣存１）若蒸發(fā)器的殼體較大時，在液體靜壓力影響下，蒸發(fā)器底部度會有所升高，從而導(dǎo)致傳熱溫差的減少。蒸發(fā)溫度越低，此類著制冷劑的密度變大，靜壓高度的影響將變得更明顯。逡逑２）制冷劑充注量過大，當(dāng)一些制冷劑價格過高時，這個缺點(diǎn)更３）因為制冷劑的液位較高，和制冷劑氣體的出口距離相近，使象較嚴(yán)重。此外用作船舶制冷裝置時，當(dāng)船體搖晃有可能導(dǎo)致液縮機(jī)內(nèi)部。這些都將致使液擊現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而影響壓縮機(jī)的

伴隨現(xiàn)代新材料、新工藝、新技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，不斷演變的能源危機(jī)，節(jié)能逡逑高效換熱設(shè)備的開發(fā)和利用具有重大實際意義。水平管式降膜蒸發(fā)器，歸屬于殼逡逑管式換熱器范疇內(nèi)，如圖１．２所示。換熱管內(nèi)載冷劑流動，換熱管外經(jīng)過布液器逡逑的低壓制冷劑，被均勻噴淋在換熱管外表面并形成液膜，通過吸收管內(nèi)載冷劑熱逡逑量從而部分蒸發(fā)。蒸發(fā)代表存在相變，表示在蒸發(fā)吸熱過程的同時，也發(fā)生著制逡逑冷劑由液態(tài)到氣態(tài)的質(zhì)量傳遞過程。由于重力作用蒸發(fā)器底部會沉積部分液態(tài)制逡逑冷劑，這部分制冷劑將完全浸沒一小部分換熱管束，即為水平管式降膜蒸發(fā)器的逡逑滿液區(qū)。蒸發(fā)過程所產(chǎn)生的氣體，經(jīng)過氣液分離器裝置后被吸進(jìn)壓縮機(jī)內(nèi)部，從逡逑而進(jìn)行制冷循環(huán)過程。逡逑制冷劑蒸氣Ｍ冷劑液體逡逑矩形布液器邐￡邋＂Ｊ逡逑管g?逡逑圖１．２降膜式蒸發(fā)器示意圖逡逑水平管式降膜蒸發(fā)器對比滿液式蒸發(fā)器，具有以下特點(diǎn)：逡逑（１）換熱性能強(qiáng)逡逑３逡逑

谷；而管壁面相鄰的液柱鋪展液膜將出現(xiàn)融合交匯現(xiàn)象，并且在中間位置液膜形逡逑成凸液面，稱之為液膜波晦。逡逑Ｈｕ和Ｊａｃｏｂｉ１邋Ｕ系統(tǒng)地劃分并研究了管間流型，如圖１．３是三種最基本的管間流逡逑動形態(tài)。他們根據(jù)大量實驗的數(shù)據(jù)，還得出在實驗條件下各流形的轉(zhuǎn)變判別式。逡逑ａ．滴狀流邐ｂ．柱狀流邐ｃ．片狀流逡逑圖１．３最基本的管間流動形態(tài)逡逑５逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2772048