豎管降膜新型液體分布器設(shè)計(jì)及性能研究.pdf

1、降膜設(shè)備因具有傳熱傳質(zhì)效果好、占地面積小等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、制冷等行業(yè)，如豎管降膜換熱器、豎管降膜蒸發(fā)器、豎管降膜吸收器等。降膜設(shè)備中的液體分布裝置是系統(tǒng)中重要的組成部分，液體通過(guò)分布器后能否分布均勻直接影響降膜設(shè)備在工業(yè)應(yīng)用中的價(jià)值。若液體在豎管內(nèi)壁形成斷流、干壁，將直接影響降膜設(shè)備的工作效率，尤其是降膜蒸發(fā)器、降膜換熱器會(huì)出現(xiàn)干燒。如液體在管壁上形成的液膜厚度過(guò)厚，使傳熱、傳質(zhì)系數(shù)減小，傳熱傳質(zhì)效率降低。研究液體分布器

2、性能及影響液體分布器性能的因素對(duì)于強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)非常重要，可為液體分布器的設(shè)計(jì)、應(yīng)用提供重要參考。設(shè)計(jì)出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作安裝方便、分布性能優(yōu)良適用于豎管降膜設(shè)備的液體分布裝置對(duì)提高豎管降膜設(shè)備的工作效率具有重要的意義。
　　本文建立豎管內(nèi)液膜流動(dòng)的二維模型，采用多相流VOF計(jì)算模型模擬液體通過(guò)無(wú)肋錐形液體分布器在豎管內(nèi)的降膜流動(dòng)。研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)、液相流速對(duì)液體在豎管內(nèi)壁降膜流動(dòng)的影響。隨著液體分布器端部距離豎管內(nèi)壁間距的增加液膜厚

3、度逐漸增加，液膜波動(dòng)減緩。當(dāng)間距相同時(shí)，液膜厚度隨液相流速的增加而增加，增大工質(zhì)粘度液膜厚度隨之增大。液膜波動(dòng)及厚度隨表面張力的減小而減小。對(duì)于氣相流速對(duì)降膜流動(dòng)的影響，管壁前半段液膜流動(dòng)平緩的距離隨氣相流速的增加而增加。
　　現(xiàn)有液體分布裝置存在初始偏心入流時(shí)布液不均勻、加工安裝精度要求高等不足，基于此本文提出了一種用于豎管降膜的無(wú)外源新型液體分布裝置。該分布裝置可在氣-液兩相流動(dòng)的共同作用下旋轉(zhuǎn)，通過(guò)分布器的旋轉(zhuǎn)可改善布液效果

4、，尤其是對(duì)初始偏心入流的布液效果顯著。對(duì)于此類液體分布裝置，本文對(duì)分布器本體型線、分布器內(nèi)外表面肋片型線進(jìn)行了設(shè)計(jì)。并通過(guò)模型簡(jiǎn)化，初略估算了可使分布器旋轉(zhuǎn)的氣-液初始入流速度需滿足的關(guān)系及液體在理想狀況下所能達(dá)到的最大轉(zhuǎn)速。
　　對(duì)于本文提出的無(wú)外源驅(qū)動(dòng)新型液體分布器，采用滑移網(wǎng)格和VOF模型進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過(guò)模擬研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)、液相流速、工質(zhì)及表面張力對(duì)液體通過(guò)液體分布器后在豎管內(nèi)壁流動(dòng)的影響，結(jié)果表面隨著分布器與豎管內(nèi)壁間