试析水平管降膜海水淡化多效蒸发传热的研究

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1、天津大学博士学位论文水平管降膜海水淡化多效蒸发传热的研究姓名：许莉申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：王世昌1999.6.1天律大学博士学位论文中文摘要摘要(水平管降膜蒸发器由于传热壁面两侧均产生相变，以及蒸发侧液膜的波动效＼果，因而传热效率高，传热温差小，低温传热性能优良，操作稳定，故正成为蒸馏法海水淡化技术中研究开发的重点。j}～√本文首次利用智能化薄膜厚度测微仪对传热管(巾20、巾25、m30、妒O)外壁液膜进行了厚度的动态测量，得到液膜厚度的几率分布和平均厚度。液膜的平均厚度不仅随液体负荷的增加而加大，而

2、且与管外壁不同角度有关：液膜的波动状态受制于液体负荷与管径的共同影响。经理论分析得出，由于液膜起始段的影响，本试验范围内传热管外侧液膜的厂流动属层流和波动层流。敝照N—s方程，在假设流动为稳定的两维层流，忽略各t向压力梯度与表面张力等因素的影响，且气液两相无传质的基础上，推出层流液膜厚度的理论计算模型。建立了数值求解方法。计算出0角度、液体负荷以及管径对液膜内流体的切向流速和法向(径向)流速以及液膜厚度的影响。定义了无因＼次波高，并通过实验数据回归，得到无因次波高的经验公式。，，土√本文对光滑紫铜管的管外蒸发侧传热膜系

3、数、管内冷凝侧传热膜系数以及总传热系数进行了实验研究。疗导到液体负荷F、蒸发侧沸点t：、传热总温差△t、热＼流密度q、传热管管径d、传热管末端蒸汽流速v．对蒸发侧传热膜系数、冷凝侧传热膜系数以及总传热系数的影响。还得出在本文实验条件蒸发侧传热系数K2一般、为冷凝侧传热系数K。的70％～80％。岁一，厂同时对盲管和通管的传热性能分别进行了研究和比较。(实验表明盲管总传热＼系数随时问衰减非常迅速，传热管越长管径越小，这种衰减越明显。并得出在实、际设计中，传热管内蒸汽流速只要达到0．05m／s即可—一～r在实验的基础上，对各

4、传热系数进行了理论分析。f针对水平管降膜蒸发流动的波动特性，我们定义了波动函数G(5+)和无因次蒸发传热膜系数K2+；根据最小天津大学博士学位论文中文摘要二乘法原理，采用多元线性回归分析，得到蒸发侧传热膜系数的关系式，突出了、液膜波动的影响a7克服了某些文献中由于仅用雷诺数表述液膜流动状态，忽略波／动的影响，而造成计算值比实测值低的多，致使设计较保守的缺陷。考虑到蒸汽对液膜有较弱的剪切，影响到上部液膜厚度以及底部冷凝液排出，但没有强烈到形成环状流的程度，定义了反映蒸汽对冷凝液膜剪切作用的剪切雷诺数，经多元线性回归出各参

5、数，得到冷凝侧传热膜系数的关系式，突出了，蒸汽对冷凝液膜的剪切作用的影响，／克服了某些文献理论分析中由于假设无蒸汽L1，剪切作用，而无法解释冷凝传热膜系数随蒸汽流速的增大而略有上升的缺陷∥我们根据以上研究结果确立了总传热系数的关系式。(该结果具有较为坚实的实验基、，一+础和理论基础。另务H对日产淡水2000m3的27效水平管海水淡化蒸发器进行了√一——一初步的工艺计算，探讨了本文的实验结果与理论分析对工程的指导作用。关键词：传镛泛平《降膜蒸发-液膜测量脱盐天津大学博士学位论文英文摘要AbstractThefalling

6、filmhorizontal—tubeevaporator,itischaracterizedbyphasechangingonbothsidesofthetubewallandfilmwavingontheevaporationsurface，havewonwidespreadacceptanceinmulti-effectdistillationatdesalinationforitsdistinctadvantages：highheat·transferefficiencyandexcellentperforma

7、nceatlow-temperatureandoperationalstability．Byusingafilm—thicknessmeter，thefilmthicknessdistributionsandtheaveragethicknessoutsidethetubes(怛O，十25，+30，"0)areobtained．Thefilmaveragethicknessincreaseswithsprinklingdensityandalsorelatesto0．Andthewavingintensityisaff

8、ectedbybothsprinklingdensityanddiameter．Itisassumedthatliquidflowingoutsidethetubeistwo-dimensionsteadylaminarflow，noshearstressatthefilmsurface，andnomasstransferbetw