板式升膜蒸发器蒸发换热特性的实验研究

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1、板式升膜蒸发器蒸发换热特性的实验研究高立博郑志皋陶乐仁薛维超黄理浩刘荣成简(上海理工大学上海200093)摘要:升膜蒸发利用被蒸发溶液在受热沸腾汽化产生的蒸气带动料液上升，形成一个稳定的液膜，从而加快蒸发，提高了传热系数。针对蒸发器液位、换热温差、加热蒸气的流量等因素对板式升膜蒸发传热系数的影响进行了实验研究，实验结果表明随着蒸发器内液位的降低升膜蒸发传热系数明显提高，此外，换热温差、加热蒸气的流量等因素对升膜蒸发换热性能也有明显的影响。关键词:升膜蒸发器液位换热系数中图分类号:TB657，TB61文献标识码:A文章编号:1000-6516(2011)05-0042-04Experiment

2、studyofevaporationheattransfercharacteristicsinplateclimbingfilmevaporatorGaoLiboZhengZhigaoTaoLerenXueWeichaoHuangLihaoLiuRongChengJian(ShanghaiUniversityforScienceandTechnology，Shanghai200093，China)Abstract:Theinfluenceofevaporationheattransfercoefficientforclimbingfilmevaporatorwasstudiedbyexper

3、imentatthedifferentevaporatorliquidlevel，temperaturedifferenceandtheheatingsteamflowrate．Theresultsshowthattheheattransfercoefficientofclimbingfilmevaporatorincreaseswiththedecrea-singofliquidlevel．Theclimbingfilmevaporatorheattransferperformanceisalsosignificantlyaffectedbytemperaturedifferenceand

4、theheatingsteamflowrate．Keywords:climbingfilmevaporator;liquidlevel;heattransfercoefficient进行了很多实验研究［1-3］，认为蒸发器内的液位、温差、蒸发压力、加热蒸气的流量是影响传热性能的最主要因素。但是由于实验条件和测试手段不一致，导致一些操作因素对换热性能影响的结论有所差异。王迪［4］和朱红［5］等曾对液位和温差对竖管升膜蒸发传热性能的影响进行了分析和研究。本文采用一块面积为0．21m2的板式换热器(换热器的高度为H)，建立了一个板式升膜蒸发器的试验台，针对换热温差△t(加热蒸气温度和蒸发温度之差)

5、、蒸发器液位h、1引言板式升膜蒸发器是一种高效蒸发设备，被蒸发溶液在蒸发器内受热沸腾后迅速汽化，蒸气会带动料液上升，沿换热壁面形成液膜，使液体呈液膜状流过受热表面，加快蒸发汽化，从而缩短了加热的停留时间，强化了蒸发效果，具有传热系数高、蒸发强度大和接触时间短等优点。多年来，很多学者对板式升膜蒸发器的传热性能收稿日期:2011-08-16;修订日期:2011-09-23基金项目:国家高技术研究发展计划(2008AA05Z204)项目资助。作者简介:高立博，26岁，硕士研究生。第5期板式升膜蒸发器蒸发换热特性的实验研究43不同加热蒸气的流量Q对板式升膜蒸发传热系数的影响进行了实验研究。加热水箱加

6、热到一定温度后，由离心泵8送至板式换热器2进行升膜蒸发，产生的水蒸气进入冷凝器3进行冷凝，冷凝水排入冷凝水箱。锅炉1产生的2K蒸气经蒸气流量计进入板式换热器2，冷凝后由出口7排出。实验的数据由专门的数据采集存储系统进行采集和存储。2实验2．1实验装置及流程实验流程如图1所示。以自来水为蒸发介质，由图1试验系统原理图1．锅炉;2．板式升膜蒸发器;3．冷凝器;4．凝结水箱;5．加热水箱;6．超声波流量计;7．凝结水排出;8．离心泵;9．自来水入口。Fig．1Schematicdiagramofrefrigerationcycle2．2实验方案针对液位的影响，实验分别对1/4液位(即水的来的，测量

7、方法的原理为:分别将待测饱和蒸汽和冷却水引入一个水冷冷凝器。在换热器内，冷却水与待测饱和蒸汽充分换热，使饱和蒸汽相变降温为凝结水，冷却水被饱和蒸汽加热后温度升高。在一个短暂的计量时间周期内，通过测量冷却水在换热器的吸热量、凝结水温和凝结水量，建立如下的换热器能量平衡方程［8-9］:Q=mxhv(p2)+m(1－x)hw(p2)－mh4(T5)式中:Q为冷却水在换热器中的吸热量，kJ;m为凝结水量，kg;x为待