水平非圓管外液膜流動數(shù)值研究.pdf

1、水平管降膜蒸發(fā)技術(shù)主要指溶液在重力作用下沿水平管的外壁成膜狀流下，并與管內(nèi)的加熱介質(zhì)進行熱量交換。在此過程中，溶液的流動與傳熱同時存在，其過程比較復(fù)雜，是一種利用液體的相變而產(chǎn)生熱量傳遞的高效換熱技術(shù)。其具有傳熱性能好、傳熱溫差損失小、易于實現(xiàn)多效操作、蒸發(fā)強度高等優(yōu)點，因而廣泛應(yīng)用于海水淡化、制冷、化工等領(lǐng)域。
　　為了保持降膜蒸發(fā)器較高的換熱系數(shù)等優(yōu)點，溶液在換熱管外是否形成均勻的、穩(wěn)定的液膜是關(guān)鍵。否則，一旦管外液膜發(fā)生區(qū)域

2、性斷裂，管壁有可能發(fā)生由于溫度急劇上升導(dǎo)致過熱甚至燒毀的現(xiàn)象。因此，管外液膜的成膜情況直接影響著換熱器的性能。傳統(tǒng)的水平管降膜蒸發(fā)器的管形為圓形，圓形管外液膜厚度波動性較大，液膜沿管壁分布的均勻性較差，局部管壁容易形成“干壁”。另外，圓形管底部所形成的液膜尾流區(qū)范圍較大，并且尾流區(qū)的范圍隨著噴淋密度的增大而增加明顯。以上這些均對水平管降膜蒸發(fā)技術(shù)產(chǎn)生不利影響，現(xiàn)在迫切需要開發(fā)出不同于圓形的管形結(jié)構(gòu)來進一步提升水平管降膜蒸發(fā)技術(shù)的換熱效率

3、。
　　本文為了得到最佳管形結(jié)構(gòu)利用幾何學(xué)、流體力學(xué)的知識，針對橢圓形、類蛋形異形降膜蒸發(fā)管建立了數(shù)學(xué)模型。在計算的過程中，利用VOF方法對氣液交界表面進行追蹤，通過改變布液高度、橢圓率以及噴淋密度等影響液膜分布的因素，得到不同管形參數(shù)下管外液膜首次完成鋪展所需時間、管外液膜尾流區(qū)范圍以及管外液膜沿管壁的分布規(guī)律。并對模擬所得到的圓形管、橢圓形管以及類蛋形管的數(shù)據(jù)進行了橫向?qū)Ρ?，最終得到了有利于換熱的相對較好的管形結(jié)構(gòu)。希望本文的

4、研究成果能為以后相關(guān)的實驗研究提供一定的理論支持。
　　本文的研究結(jié)果表明:圓形、橢圓形以及類蛋形蒸發(fā)管外液膜均存在尾流區(qū)，尾流區(qū)面積隨著噴淋密度的增加而增大;布液高度對管外尾流區(qū)的影響可以忽略;在具有相同噴淋密度、管間距、橫截面周長、布液高度以及橢圓率的情況下，類蛋形管、橢圓管、圓形管外液膜厚度值的波動性依次增大，當(dāng)噴淋密度增加時三種管形蒸發(fā)管外液膜厚度波動性均增強;當(dāng)橢圓率增大時橢圓形管以及類蛋形管外液膜厚度值的波動性均減小;