淋激式污水換熱器管外傳熱研究.pdf

1、污水熱回收系統(tǒng)推廣和應(yīng)用的關(guān)鍵在于尋找一種合適的換熱器。相比于常用的浸沒式換熱器和殼管式換熱器，淋激式換熱器具有傳熱性能好、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。目前針對(duì)淋激式污水換熱器設(shè)計(jì)還主要基于經(jīng)驗(yàn)公式，但是為了進(jìn)一步優(yōu)化換熱器設(shè)計(jì)和減小設(shè)備費(fèi)用，需要對(duì)淋激式污水換熱器流動(dòng)傳熱進(jìn)一步研究。
　　在污水熱物性參數(shù)缺乏的條件下，本文假設(shè)污水為近似清水的純流體；綜合考慮淋激式污水換熱器的經(jīng)濟(jì)型和可行性，本文認(rèn)為換熱管間呈現(xiàn)膜狀流最有利于淋激式

2、污水換熱器的應(yīng)用，因而將其簡化為二維物理模型，應(yīng)用VOF(volumeoffluid)模型對(duì)污水在等壁溫條件下水平管外的流動(dòng)特性和傳熱特性進(jìn)行了研究分析。本文研究了不同周向角度、噴淋密度、管徑大小、污水粘度、表面張力等參數(shù)對(duì)管外液膜厚度和傳熱系數(shù)的影響。本文同時(shí)搭建了近似等壁溫條件下水平單管降膜管外傳熱系數(shù)測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)，與模擬結(jié)果相比較。本文主要的研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　1)水平管降膜膜狀流時(shí)從管頂沿圓周方向，管壁液膜厚度中間薄兩

3、端厚；液膜厚度隨著噴淋密度的增加而增加，隨著管徑的增大而減小，隨著粘度的增加而增加。表面張力對(duì)液膜厚度的影響主要集中管項(xiàng)滯留區(qū)域，自由降膜區(qū)受其影響較小，并且Re數(shù)較小時(shí)表面張力的影響較大。進(jìn)一步分析得到：噴淋密度、粘度對(duì)管壁液膜厚度影響較大，管徑、表面張力對(duì)管壁液膜影響較小。
　　2)液膜內(nèi)沿液膜厚度方向，貼近壁面處溫度變化趨勢(shì)較快，靠近液膜自由表面處溫度趨勢(shì)一致；管外換熱系數(shù)在管頂滯留區(qū)域取得最大值，沿圓周方向逐漸減小，在17

4、0°附近取得最小值，170°～180°處換熱系數(shù)大于等于170°處換熱系數(shù)；管外換熱系數(shù)隨著噴淋密度的增大而增大、隨管徑的增大而減小、隨噴淋高度的增加而增加、隨粘度的增大而減小；引入無量綱換熱系數(shù)Nu數(shù)，得到努賽爾數(shù)Nu與雷諾數(shù)Re，普朗特?cái)?shù)Pr，阿基米德數(shù)Ar的關(guān)聯(lián)式為：Nu=0.3904Re0.2312pr0.3810Ar-0.1198，將擬合結(jié)果與文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，具有較好一致性。
　　3)通過建立三根水平管管束模型研究其傳