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[硕士论文] 胡延蓉
动力工程 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2018(学位年度)
摘要:中国淡水资源严重紧缺,利用海水淡化技术得到可以饮用或是工业利用的淡水是解决这一问题的有效方法。低温多效蒸发技术因具有传热系数高、预处理简单、腐蚀和结垢可大幅避免、对材料要求不高等特性,是目前国内广泛使用和研究的海水淡化技术之一。水平管降膜蒸发器是低温多效蒸发海水淡化技术的关键装置,拥有传热系数高、布液效果更可靠、更易产生均匀液膜等优点。研究水平管降膜蒸发液膜的流动和传热特性规律,可以为水平管降膜蒸发器的设计和优化提供参考。
  本文建立了水平圆形蒸发管外降膜流动的CFD模型,计算了不同工况下管外液膜的形成过程。研究了降膜蒸发管液膜速度、厚度的分布特性,对喷淋密度、布液高度、换热管管径等影响因素进行了讨论。结果表明沿着换热管环向角度,液膜速度先增大后减小在中间某一位置达到最大值,液膜的厚度则呈现出先变薄后变厚在中间某处达到最薄的变化规律。增加布液高度和圆管直径均能减小换热管外液膜厚度,而增加喷淋密度则会增加换热管外液膜厚度。
  为研究水平降膜蒸发管的换热特性以及强化传热的机理,本文建立了圆管、组合管、椭圆管的降膜蒸发换热CFD模型,研究了管外液膜形成和蒸发的过程。对比分析了不同管型管外液膜厚度以及速度的变化,分析了不同管型液膜内过余温度、局部传热系数的变化规律。结果表明,异型管管外液膜厚度以及速度的变化与圆管相似,即沿环向速度先增大后减小,液膜先变薄后变厚;沿着环向方向,三种管型液膜内热边界均不断变厚。同一位置下,异形管热边界层厚度小于圆管的,这是异型管具有较好传热效果的重要原因。而喷淋密度及布液高度的增加均能减小热边界层厚度。
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