基于加速管外排液技術(shù)的強化換熱特性研究.pdf

1、凝結(jié)和蒸發(fā)是自然界最常見的兩種有相變的換熱方式，其中，膜狀凝結(jié)是工業(yè)中最為常見的一種凝結(jié)換熱方式，降膜蒸發(fā)是一種高效的蒸發(fā)換熱方式廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)。水平管外膜狀凝結(jié)和水平管式降膜蒸發(fā)的共同特點是在管外形成一層連續(xù)流動鋪展的液膜，管外液膜是阻礙換熱的主要因素。可通過加速管外液體的流動，使其液膜減薄，減小其液膜熱阻，同時使管外壁面流體的流動加速，達到強化換熱的目的。
　　當管外液體的流動為穩(wěn)定層流時，液膜與管壁的換熱主要是以導熱方式

2、為主的對流換熱，因此，液膜是影響換熱的主要因素。采用加速排液技術(shù)強化換熱的機理主要有兩點：其一，加速排泄管外液體，可以減薄液膜厚度，減小了液膜熱阻，強化了液膜內(nèi)熱量的傳遞過程；其二，提高了液膜的流動速度和壁面處流體的速度梯度，強化了液膜與管壁面的對流換熱。
　　本文基于邊界層理論及熱量平衡研究了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的滴形管及橢圓管的換熱特性。結(jié)果表明：(1)液膜脫離壁面的臨界角φc受橢圓度e及Bo數(shù)的影響，即一定的橢圓度e，Bo數(shù)越大，臨

3、界角φc越大，當Bo數(shù)一定時，橢圓度e越大，臨界角φc越?。?2)在有效換熱面積相等的情況下，滴型管及橢圓管相比圓管具有更好的排液性能，能有效的減薄液膜厚度，其強化換熱效果主要受橢圓度e及Bo數(shù)的影響；(3)因此，在設(shè)計滴型管及橢圓管時，應該根據(jù) Bo數(shù)確定最佳的橢圓度e；(4)在相同換熱面積及相同橢圓度e時，橢圓管具有比滴型管更好的排液能力，強化換熱效果顯著。
　　基于VOF模型對不同管型加裝排液板進行了數(shù)值模擬研究，得到了如下

4、結(jié)論：(1)加裝排液板的圓管較其光管的平均液膜厚度減薄，管壁局部Nu數(shù)增大，表明排液板起到了加速排液及減薄液膜厚度的作用，有利于強化傳熱；(2)排液板高度增大，管外同一周向角位置處的液膜厚度越薄，局部Nu數(shù)越大；(3)排液板寬度較小或者較大都不能充分發(fā)揮加速排液的作用；(4)滴型管、蛋形管及橢圓管E=1.5及E=2四種不同截面形狀的異型管加裝排液板后，管外的液體流速增大，無量綱溫度減小，液膜減薄，強化了傳熱能力；(5)加裝排液板后的橢圓