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换热设备是工业生产过程中实现物料之间热量交换的重要设备。但是传统的金属换热设备由于其腐蚀和易结垢问题的存在,在高盐、高酸碱、高硬度环境下的应用受到了限制。高分子中空纤维传热元件制作的换热设备由于其具有良好的抗腐蚀和防垢性能,因而受到关注。本文采用高分子中空纤维作为传热元件,研制了具有弓形折流挡板的新型中空纤维换热器,对此进行了Fluent模拟和实验研究。结果表明,所建立模型的模拟结果与实验结果吻合较好。通过对比发现,增加了折流挡板以后,中空纤维换热器的总换热系数相对于无折流挡板换热器提高了35%;壳程的进出口压降提高了14%;壳程热阻所占总热阻的比例从59%-70%下降到了34.5%-46.7%;壳程换热系数与壳程进出口压降的比值得到了明显的提高。综合分析可知,壳程增加折流挡板能够显著提高中空纤维换热器的换热性能,实现了对中空纤维换热器换热过程的强化。本文将高分子中空纤维换热组件作为蒸发器组件,以此搭建了单效和三效蒸发装置。分别以纯水和质量分数3%的NaCl溶液作为进料液,考察了操作工况对蒸发装置的产水量和造水比(GOR)的影响规律。结果表明,对于单效和三效蒸发装置,装置的GOR和产水量均随着进料温度和蒸发温差的升高而增大。随着进料流量的提高,装置的产水量不断增加,而GOR保持稳定。当进料液为纯水时,随着进料流量的提高,单效和三效蒸发装置的GOR分别稳定在0.85和1.65左右。当进料液为NaCl溶液时,随着进料流量的提高,单效和三效蒸发装置的GOR分别稳定在0.76和1.48左右。在各效的进料流量为90L/h、生蒸汽温度为97°C、进料温度为78°C、总蒸发温差为12°C的条件下,当进料液为纯水时,三效蒸发装置的产水量达到了6.55kg/h;当进料液为NaCl溶液时,三效蒸发装置的产水量达到了5.9kg/h。另外,当进料液为NaCl溶液时,单效和三效蒸发装置的产水量和GOR均小于相同条件下进料为纯水时装置的GOR和产水量。本课题的意义在于为强化高分子中空纤维换热器的换热性能提供了一种新方法,同时为利用高分子中空纤维设计高效蒸发工艺奠定了基础。