管侧流量分布均匀性对水平管降膜蒸发器换热的影响

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1、第47卷第22期机械工程学报Vl0l

2、47NO．222011年11月JOURNAL0FMECHANICALENGINEERINGNOV．2011DoI：10．3901，JME．2011．22．140管侧流量分布均匀性对水平管降膜蒸发器换热的影响水郑美玲王文(上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240)摘要：研究水平管降膜蒸发器的管侧物流分配对总换热性能的影响，建立水平管降膜蒸发器水侧流动的湍流数学模型，并借助计算流体力学软件，对额定负荷为600kW的水平管降膜蒸发器进行水侧速度场及压力场的模拟计算。计算结果表明，水侧的流量分配存在着严重的不均匀

3、，从而产生不均匀的压力场，进而增大干斑的产生比例，恶化了传热。经过计算，流量差异最大为3倍，压力差异最大为2．6倍。为提高流量分配的均匀性，必须合理地布置进水口的结构和位置。在保证压降合理增加的范围内，在进水管封头内增加一个多孔板分流装置，研究表明，改善后的模型提高了水平管降膜蒸发器水侧流量的均匀性，研究结果对降膜蒸发器管侧换热性能的改善具有重要的指导意义。关键词：降膜蒸发器流量不均数值模拟干斑中图分类号：TK11NumericalSimulationontheWaterFlowofFallingFilmEvaporatorsonHorizontal

4、TubesZHENGMeilingWANGWen(InstituteofRefrigerationandCryogenics，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240)Abstract：Astudyiscarriedoutontheinfluenceoffluidflowdistributioninafailingfilmevaporator．Aturbulencemodelonthewatersideflowisestablishedandafallingfilmevaporatorwithratedloa

5、d600kWissimulatedbyacomputationalfluiddynamics(CFD)program．Itisfoundthatthefluidflowandpressuremisdistributionareveryseriousintheverticaldirectionoftubes，whichincreasetheproportionofdryspotsanddeterioratetheheattrans~Toimprovethesituation，itisnecessarytoarrangestructureandposit

6、ionofinlettubeplatereasonably．Withinthereasonablepressuredrop．allimprovedcasethataporousplateisaddedinthemiddleoftheinletroomisintroducedandanalyzedbyCFD．ThesimulationresultsindicatethattheimprovedinletstructureCaneffectivelyenhancetheperformanceoffluidflowandpressuredistributi

7、ononthefallingfilmevaporator．Keywords：FallingfilmevaporatorFlowuniformityNumericalsimulationDryoutspots和液膜流型等¨J。0前言现有大量的研究都是基于水侧流量分配均匀的条件进行的，但是实际情况比较复杂：由于管壳水平管降膜蒸发器具有流量小、温差小、传热式换热器的进出水集箱空间有限，水侧的流量存在系数高等优点，并已作为一项高效传热传质技术应着严重的分配不均，水流的均匀性是影响降膜蒸发用于海水淡化、石油裂解、大型制冷等领域。影响器换热性能重要因素之一，但是

8、关于这方面的研究其换热结果的因素有很多，国内外的文献对水平管比较少见。由于进水口处的结构及位置不同，可以降膜蒸发器的研究主要集中在影响单管和管束传热使得后端蒸发管束间流量相差2～6倍，压力相差性能的一些因素，如热通量、热流率、液膜温度、1～3倍，流量间的差异大大增加了温差Ij用损、降低管子直径、管间距、液体分配器的布置、蒸汽扰动了总传热系数、提高了干斑形成的概率，从而进一步恶化传热，影响降膜蒸发器的性能。教育部新世纪人才资助项目。20110311收到初稿，20110621收到修本文对降膜蒸发器水侧流量的分配及压力的改稿2011年11月郑美玲等：管侧流

9、量分布均匀性对水平管降膜蒸发器换热的影响143下流动换热且逐渐变薄。这就意味着上排的管束具—T∞．唧有较厚的