水平管式降膜蒸发器模拟
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水平滴形管降膜蒸发器管外液体流动数值模拟王伟洁;杨丽;冀哲【摘要】针对制冷系统中降膜蒸发器的两种不同管形的换热管(圆形管和滴形管)管外液膜流动情况进行研究.通过Fluent软件,建立二维模型,以制冷剂R134a为介质,进行数值模拟.通过不同的换热管管形、不同的布液高度、不同的布液器出口初始流速及不同的管间距组合下的多种工况,分析换热管管外成膜情况、液膜的流动情况和成膜厚度.结果显示:在各模拟条件相同的情况下,滴形管的成膜管排数比圆形管多,且滴形管管外制冷剂流动的扰动较少,成膜更加均匀.滴形管成膜管排数随着布液高度的增大而减少;液膜厚度随布液高度的增大而减小;但是布液高度不应过大.滴形管液膜厚度随初始流速增大呈现增大的趋势,柱状流成膜范围也加大.滴形管成膜管排数、液膜厚度均随着管间距增大而减少.【期刊名称】《煤气与热力》【年(卷),期】2018(038)012【总页数】6页(P15-20)【关键词】制冷系统;降膜蒸发器;数值模拟;异形管;滴形管【作者】王伟洁;杨丽;冀哲【作者单位】山东建筑大学热能工程学院,山东济南250101;山东建筑大学热能工程学院,山东济南250101;山东建筑大学山东省建筑节能技术重点实验室,山东济南250101;山东建筑大学可再生能源建筑利用技术教育部重点实验室,山东济南250101;山东省贝莱特空调有限公司,山东德州253500;山东建筑大学热能工程学院,山东济南250101【正文语种】中文【中图分类】TU831.71 概述由于水平管降膜蒸发器换热性能好,传热温差小,越来越多的工业领域开始使用换热效率较高的降膜蒸发器进行工业生产,这将大大降低成本,同时实现节能减排。
因此,为增强降膜蒸发器的换热效率,对不同的换热管管型进行数值模拟,研究换热管管外制冷剂流动情况及成膜厚度具有重要意义。
一开始,学者们研究较多的是圆形换热管管外液体流动情况及液膜厚度[1-8]。
后来,关于降膜蒸发器采用异型换热管来增强换热效果的研究逐渐增多[8-12]。
水平管外降膜蒸发流动和传热特性数值模拟蒋淳;陈振乾【摘要】建立三维模型并模拟了制冷剂R410A在水平管外的降膜流动和蒸发过程,探究了喷淋密度、热通量和布液孔偏离管轴心距离对降膜流动和传热的影响.结果表明:沿管周方向,液膜厚度和传热系数逐渐减小并趋于稳定,至管底处由于局部液体堆积,液膜增厚、传热系数降低;喷淋密度较小时,总传热系数随着热通量增加而降低,随着喷淋密度增加而显著提高;液膜Reynolds数达2000后,总传热系数随喷淋密度增加而缓慢提升并趋于平稳,此时热通量的增加会提升总传热系数;随着布液偏心距的增加,总传热系数先略微上升并趋于平稳,而后由于出现局部\"干涸\"和液膜堆积区域,总传热系数急剧下降;随喷淋密度的增加,总传热系数急剧下降的临界点会逐渐往大偏心距偏移.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2018(069)010【总页数】7页(P4224-4230)【关键词】水平管;降膜蒸发;流动;传热;数值模拟【作者】蒋淳;陈振乾【作者单位】东南大学能源与环境学院,江苏南京 210096;东南大学能源与环境学院,江苏南京 210096;江苏省太阳能技术重点实验室,江苏南京 210096【正文语种】中文【中图分类】TB657.5水平管降膜蒸发器由于其流速低、温差小、传热系数高等优点,在化工、石油冶炼、海水淡化等行业已得到广泛应用[1]。
而随着氟氯烃的逐步淘汰,降膜蒸发技术也开始应用到制冷系统中,相比于传统的满液式蒸发器,水平管降膜蒸发器优势明显:①传热系数较高,由实验结果可知,降膜式蒸发器换热的传热系数比池沸腾高[2];② 制冷剂充注量较少,根据系统的设计可减少20%~90% 的制冷剂充注量[3];③管外制冷剂流体的压降很小,从而可以减小温差损失。
降膜蒸发传热机制复杂,喷淋密度、热通量、饱和温度、布液等都会影响降膜流动和传热[4-9]。
在降膜蒸发过程中,通过液膜的热量传递方式主要为导热和对流[10],因此液膜厚度与传热系数的大小密切相关[11-15],许多学者都对降膜流动的液膜分布及其厚度进行了研究[16-19]。
水平管降膜蒸发器管外液体流动数值模拟宋小曼;杨丽;王伟洁【摘要】采用Fluent软件,针对换热管采用旋转三角形排布方式,换热管分别选用椭圆管、圆管的水平管降膜蒸发器(换热管内为水,换热管外为制冷剂),对布液口制冷剂入口流速(分别选取0.1、0.15 m/s)、管纵向间距(分别选取6.4、9.5 mm)对管间制冷剂流动状态(柱状流、滴状流)、管外成膜效果、液膜厚度的影响进行模拟研究.对于椭圆管管束,在管间距一定的条件下,随着制冷剂入口流速增大,管间基本能保持柱状流.与制冷剂入口流速0.15 m/s相比,制冷剂入口流速为0.1 m/s时,管束尾部的管外成膜效果变差.在制冷剂入口流速一定的条件下,随着管间距增大,管束尾部管间滴状流增多,管外成膜效果变差,但未出现明显的管与管之间滴状流的互相扰动.对于圆管管束,制冷剂入口流速、管间距对管间制冷剂流动状态、管外成膜效果的影响与椭圆管管束基本一致.相同条件下,圆管管间制冷剂流动状态及管外成膜效果均逊色于椭圆管,而且管束尾部出现了明显的管与管之间滴状流的互相扰动.在相同的管间距、制冷剂入口流速务件下,与圆管相比,椭圆管的管外液膜厚度更薄.较小的制冷剂入口流速有利于减小管外液膜厚度,促进换热效率的提高,但不利于管束尾部的管外成膜.管间距对管外液膜厚度的影响比较小,但不宜过大,以免影响管束尾部管外成膜效果.对于采用旋转三角形排布方式的水平管降膜蒸发器,换热管应选用椭圆管,制冷剂入口流速、管间距的选取应兼顾管外液膜厚度与管束尾部管外成膜效果.【期刊名称】《煤气与热力》【年(卷),期】2018(038)002【总页数】6页(P10-15)【关键词】水平管降膜蒸发器;椭圆管;圆管;液膜厚度;成膜效果;管外液体流动【作者】宋小曼;杨丽;王伟洁【作者单位】山东建筑大学热能工程学院,山东济南250101;山东建筑大学热能工程学院,山东济南250101;山东建筑大学山东省建筑节能技术重点实验室,山东济南250101;山东建筑大学可再生能源建筑利用技术教育部重点实验室,山东济南250101;山东建筑大学热能工程学院,山东济南250101【正文语种】中文【中图分类】TU831.71 概述水平管降膜蒸发器(管内为热流体,管外为冷流体)因其传热系数高,制冷剂充注量少,换热温差小等优点在制冷、石油化工及海水淡化等领域得到应用。
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齐齐哈尔大学蒸发水量为2000kg ℎ的真空降膜蒸发器题目蒸发水量为2000kg ℎ的真空降膜蒸发器学院机电工程学院专业班级过控133学生姓名戴蒙龙指导教师张宏斌成绩2016年 12月 20日目录摘要.............................................................. I II Absract............................................................ I V第1章蒸发器的概述 (1)1.1蒸发器的简介 (1)1.2蒸发器的分类 (1)1.3蒸发器的类型及特点、 (2)1.4蒸发器的维护 (5)第2章蒸发器的确定 (6)2.1 设计题目 (6)2.2 设计条件: (6)2.3 设计要求: (6)2.4 设计方案的确定 (6)第3章换热面积计算 (8)3.1. 进料量 (8)3.2. 加热面积初算 (8)3.2.1估算各效浓度: (8)3.2.2沸点的初算 (8)3.2.3计算两效蒸发水量W1,W2及加热蒸汽的消耗量D1 (9)3.3. 重算两效传热面积 (11)3.3.1. 第一次重算 (11)第4章蒸发器主要工艺尺寸的计算 (13)4.1加热室 (13)4.2分离室 (13)4.3其他工件尺寸 (14)第5章强度校核 (15)5.1 筒体 (15)5.2前端管箱 (16)参考文献 (19)致谢 (21)摘要蒸发就是采用加热的方法,使溶液中的发挥性溶剂在沸腾状态下部分气化并将其移除,从而提高溶液浓度的一种单元操作,蒸发操作是一个使溶液中的挥发性溶剂与不挥发性溶质分离的过程。
蒸发设备称为蒸发器,蒸发操作的热源,一般为饱和蒸汽。
蒸发在操作广泛应于化学、轻工、食品、制药等工业中。
工业上被蒸发处理的溶液大多数为水溶液。
本次设计的装置为蒸发水量为2000kg ℎ降膜蒸发器,浓缩物质为牛奶。
降膜蒸发器除适用于热敏性溶液外,还可用于蒸发浓度较高的液体。
第6卷第4期2007年12月热科学与技术Journa l of Therma l Sc ience and TechnologyV o l .6N o.4D ec .2007文章编号:167128097(20070420319207收稿日期:2007209204;修回日期:2007211208.基金项目:国家自然科学基金资助项目(50323001;新世纪人才基金资助项目(N CET 20420925;中国博士后科学基金项目(20060400997.作者简介:何茂刚(19702,男,博士,教授,博士生导师,主要从事流体热物理性质的理论及实验研究及制冷循环及热力循环的优化设计.水平管降膜蒸发器管外液体流动研究及膜厚的模拟计算何茂刚1,王小飞1,张颖1,费继友2(1.西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,陕西西安710049;2.大连交通大学机械工程学院,辽宁大连116028摘要:针对应用于空调和制冷系统的水平管降膜式蒸发器,建立了FLU EN T 数值模拟计算的物理模型。
以制冷剂R 134a 为研究对象,对不同流量、不同布液器开孔孔径、不同管束结构下管外制冷剂液体的流动情况进行了模拟计算;并实现了绕管周方向不同角度液膜厚度的读取。
关键词:水平管降膜式蒸发器;数值模拟;流态;液膜中图分类号:TB 657.5;O 359文献标识码:A0前言早在1848年,水平管降膜式蒸发器技术就已经诞生,但是直到20世纪90年代,随着氟氯烃即CFC 的逐步淘汰,才开始在制冷系统上被采用。
降膜式蒸发器是利用制冷剂管外蒸发达到与管内工质换热的目的,即冷媒介质在蒸发管内流动,与蒸发管外流过的制冷剂液体进行换热,使其蒸发,实现热量的传递。
水平管降膜式蒸发器已被广泛应用于食品、化工、海水淡化等行业且在这些领域其应用技术已比较成熟,但是在制冷行业的应用还处于探索阶段。
水平管降膜式蒸发器与传统的满溢式蒸发器相比,其独特的优势使其具有广阔的发展前景,主要表现在几个方面:1拥有更高的换热系数[1],相比之下,可以减小蒸发器的体积,节约空间,降低成本。
水平管降膜蒸发器管外液膜铺展数值分析来盛旺;李庆生【摘要】The FLUENT software was applied to simulate the spreading process of liquid film outside the horizontal tube of the falling film evaporator.The influences of flow rate,tube spac-ing,tube diameter and fluid temperature on the liquid film spreading outside the horizontal tube were analyzed.The results show that the liquid film is unevenly distributed outside the horizontal tube and the spreading of liquid film exhibits the periodicity of peak-stationary-peak.In the entire spreading area,the thickness of the liquid film increases with the increase of the flow rate,de-creases with the increase of the fluid temperature.The thickness of the liquid film in the superim-posed zone increases with the increase of the tube spacing,while the thickness of the liquid film in the plateau and the impact zone decreases with the increase of the tube spacing.When the cir-cumferential angleθ=45°,the thickness of the liquid film increases with the increase of the pipe diameter in the superposition zone.When the circumferential angleθ=90°,1 35°,the liquid film thickness decreases with the increase of the tube spacing throughout the spreading area.%运用FLUENT软件对水平管降膜蒸发器管外液膜的铺展过程进行数值模拟,分析了流量、管间距、管径及流体温度对水平管外液膜铺展的影响.模拟研究结果表明,液膜在水平管外分布不均匀,液膜铺展呈现波峰-平稳-波峰的周期性规律.在整个铺展区域内液膜厚度随流体体积流量的增大而增大,随流体温度的增大而减小;在叠加区内液膜厚度随着管间距的增大而增大;在平稳区域和冲击区域内液膜厚度随着管间距的增大而减小.周向角θ为45°时,液膜厚度在叠加区随管径的增大而增大;周向角θ为90°、135°时,液膜厚度在整个铺展区域内随管间距的增大而减小.【期刊名称】《石油化工设备》【年(卷),期】2019(048)005【总页数】9页(P19-27)【关键词】降膜蒸发器;水平换热管;液膜;铺展;数值分析【作者】来盛旺;李庆生【作者单位】南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京 211800;南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京 211800【正文语种】中文【中图分类】TQ051.62水平管降膜蒸发器因其管外流动具有小流量、低温差、传热和传质系数高、结构简单紧凑及能够充分利用低品位热能等优点,已被广泛应用于废水处理、海水淡化、石油化工和制冷空调等领域。