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水平管降膜蒸发技术广泛应用于海水淡化、石油化工、制冷等领域。其换热过程包括了管内的蒸汽冷凝以及管外的液体蒸发两个部分,是一个比较复杂的传热传质过程。管外流体的流动铺展、液膜的形成及厚度分布、流体的波动与液体飞溅等都对传热传质过程有很大的影响,因此对于水平管降膜流动特性的研究具有很重要的实际意义。 通过数值模拟的方法对水平管外液膜的流动特性进行了研究。分析了管外液膜厚度随圆周角的分布规律,并研究了喷淋密度、管子直径、布液高度等因素对膜厚的影响情况。结果表明:随着圆周角的增加,液膜厚度呈现出先减小后增大的变化趋势。相同条件下,当喷淋密度增大时,管外同一位置处液膜的厚度也会变大;随着喷淋高度的增加,管外液膜的厚度整体呈下降的趋势;在流量和布液高度一定的情况下,管外同一位置处液膜厚度随着管径的增大呈现出逐渐减小的趋势。 进行了水平管降膜流动实验,研究了喷淋密度、管径、管间距等因素对管间流型的影响。研究了不同管径、管间距、喷淋密度条件下,柱状流型范围内液柱分离间距的分布规律和影响因素;以及柱状流范围内液滴飞溅情况及其影响因素。 结果表明:柱状流型下的液柱分离间距并不是一个固定的数值,随着管径、管间距等参数的改变随之改变;但整体的分离间距与理论值有很好的吻合,验证了理论预测的准确性。柱状流型下的液滴飞溅情况受到了多种因素的影响:随着喷淋密度的增加,液体的飞溅量呈逐渐增多的变化趋势。随着管间距的增加,液体降流的高度变高,导致液滴或液柱对液膜的冲击变强,液体飞溅量增加。随着管径的增加,流体在管外表面铺展的表面积增大,导致管外表面的液膜厚度变薄。当液滴或者液柱冲击液膜时,液膜的厚度也会影响到冲击所产生飞溅量。