密闭塔水平圆管降膜蒸发器热质传递特性研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fairboy2000
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随着社会的发展和进步,人们开始意识到节能、低碳对人类长期在地球上生存和发展尤为重要。近年来,传统的工业换热设备对能源的消耗已经成为一种负担,其性能也面临着市场严格的选择。所以,现在我国换热设备的主要研究方向就是新型节能技术的开发,传热传质强化,节约能源。冷却塔作为一种换热设备,是通过热质交换将高温介质的热量排出系统并排放到大气,而达到降温冷却的效果。本文采用实验与数值模拟相结合的方法,对钢管密闭式冷却塔水平圆管降膜蒸发器传热传质的影响因素进行了研究与分析。主要研究内容如下:搭建逆流式密闭塔水平圆管降膜传热传质性能研究可视化实验台,主要研究逆流气流速度、喷淋密度、喷淋水温度、管内流体流速和进口温度对水平圆管降膜蒸发传热传质性能的影响;在给定的实验工况下,得出当最佳喷淋密度是0.0416 kg/(ms),对应的最大总换热系数是1625.01(W/m~2·K);当最佳喷淋水温度是16.82℃,对应的最大总换热系数是1736.86(W/m~2·K);提高管内流体流速和管内流体进口温度均能使总传热系数增大;最佳气流风速在1 m/s-2 m/s之间。本文对实验数据进行处理,使用Matlab软件进行拟合,得出管壁-液膜对流传热经验关联式,液膜-空气传质经验关联式,并与前人的经验关联式对比分析。换热盘管传热传质与管壁表面液膜的流动状态、液膜内部流线分布及液膜厚度息息相关,本文模拟分析了逆流条件下叉排水平管束降膜流动状态和液膜厚度的分布情况。得出结论:无气流时,管间液膜会发生断裂,流体内部扰动小,流线有规则,换热管液膜厚度周向分布先增大后减小,波动小;随着气流速度的增加,管间液膜不发生断裂,流线开始变得紊乱,出现较大涡旋,换热管液膜周向和轴向分布波动大,管壁-液膜对流换热系数和液膜-空气传质系数均增大。气流速度增加到2 m/s时,管壁表面出现“干斑”,流线更加紊乱,液膜受气流影响波动更大,此时管壁-液膜对流换热系数和液膜-空气传质系数均会出现一定程度减小。通过模拟发现保证液膜不断裂,管壁表面无“干斑”是强化换热的关键。
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