水平管降膜蒸发器综合传热系数水平管降膜蒸发器综合传热系数模型摘要：基于在水平管降膜蒸发器传热性能研究现状的基础上，以及热法高倍数蒸发浓缩油田废水的具体任务与要求，建立水平管降膜蒸发器传热系数与污垢热阻的模型，通过有关方程建立污垢热阻与蒸发浓缩时浓度变化的关联式。
依据各部分的关联式，经过详细推导，得到水平管降膜蒸发器综合传热系数关联式。
根据物理模型和关联式，讨论浓缩倍数和流量变化对水平管降膜蒸发器综合传热系数的影响。
结果表明：在蒸发浓缩油田废水时，浓缩倍数的提高降低了水平管降膜蒸发器的综合传热系数。
油田废水处理量的增加，在一定程度上强化了水平管降膜蒸发器的传热效率。
模拟计算得到水平管降膜蒸发器的综合传热系数在936~940W/(m2K)的范围内。
关键词：水平管降膜蒸发器；传热系数；污垢；浓缩倍数；油田废水0前言蒸发是指将含有非挥发性溶质和挥发性溶剂组成的溶液利用加热作用使溶液中一部分溶剂汽化与溶质分离、溶液被浓缩的过程[1]，常用的蒸发操作的设备有升膜蒸发器、降膜蒸发器和旋转刮膜式蒸发器3 类。
具有发展前景的是水平管降膜蒸发器，因此水平管降膜蒸发器传热性能研究的文献相对多些。
吴鸿等[2]研究了三效降膜管式蒸发器，建立蒸汽侧冷凝传热参数的数学模型，分析蒸汽压力、温差等因素对传热性能的影响。
本文针对油田废水蒸发浓缩的实例，建立水平管降膜蒸发器综合传热系数关联式，并考察一些因素对综合传热系数的影响程度。
1 管式降膜蒸发器的结构及工作原理管式降膜蒸发器结构简单，由加热蒸发室、分配盘、汽液分离室、除雾器、循环管等部分构成。
管式降膜蒸发器加热蒸发室是由壳体、上管板、隔板、下管板和加热管等构成。
壳体是根据工作压力按压力容器或常压容器设计，并考虑到在真空状态下受外压时的稳定性合理设置加强结构。
壳体、加热管和管板的材质可根据介质性质或用户使用要求，选用碳钢或不锈钢材质。
加热蒸发室的中心为内置循环管，其余部分为均匀分布的加热管。
一、计算公式如下
1、围护结构热阻的计算
单层结构热阻
R=δ/λ
式中：δ—材料层厚度（m）
λ—材料导热系数[W/(m.k)]
多层结构热阻
R=R1+R2+----Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+----+δn/λn 式中: R1、R2、---Rn—各层材料热阻（m2.k/w）δ1、δ2、---δn—各层材料厚度（m）
λ1、λ2、---λn—各层材料导热系数[W/(m.k)] 2、围护结构的传热阻
R0=Ri+R+Re
式中: Ri —内表面换热阻（m2.k/w）（一般取0.11） Re—外表面换热阻（m2.k/w）（一般取0.04） R —围护结构热阻（m2.k/w）
3、围护结构传热系数计算
K=1/ R0
式中: R0—围护结构传热阻
外墙受周边热桥影响条件下，其平均传热系数的计算
Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 )/( Fp + Fb1+Fb2+Fb3) 式中:
Km—外墙的平均传热系数[W/（m2.k）]
Kp—外墙主体部位传热系数[W/（m2.k）]
Kb1、Kb2、Kb3—外墙周边热桥部位的传热系数[W/（m2.k）]
Fp—外墙主体部位的面积
Fb1、Fb2、Fb3—外墙周边热桥部位的面积。
传热系数计算方法传热系数是指单位时间内传热量与单位面积温度差之比。
传热系数的计算可以通过多种方法进行，以下是几种常用的传热系数计算方法。
1.解析方法：解析方法是指通过分析传热过程的数学方程，推导出传热系数的解析表达式。
常见的解析方法有无限平板传热、层流传热、辐射传热等。
以无限平板传热为例，可以通过傅里叶传热定律推导出传热系数的表达式。
2.经验公式法：经验公式法是指通过大量实验数据，总结出统计规律，建立经验公式来计算传热系数。
经验公式法一般适用于已有的传热现象和材料。
例如，对于对流传热，可以使用劳森公式、普拉斯特公式等进行计算。
3.实验测定法：实验测定法是指通过实验手段来测量传热系数。
常用的实验方法有传热管法、平板传热法、圆柱传热法等。
在实验过程中，通过测量传热介质的温度和流量等参数，可以计算出传热系数。
4.数值计算法：数值计算法是指利用计算机进行传热过程的数值模拟，并通过模拟结果计算传热系数。
数值计算法包括有限元法、有限差分法、计算流体力学等。
这些方法可以模拟各种传热过程，具有较高的精度和计算效率。
在实际应用中，根据传热过程的特点和数据的可获得性，可以选择适合的传热系数计算方法。
需要注意的是，不同的传热过程和材料具有不同的特性，选择合适的方法是确保计算结果准确性的重要保证。
需要注意的是，传热系数的计算一般是在温度差稳定条件下进行的。
对于非稳态传热过程，需要进行额外的分析和计算。
总而言之，传热系数是传热过程的重要指标之一，通过合适的方法计算传热系数，可以帮助我们更好地理解和优化传热过程，提高能源利用效率。
