板式換熱器降膜蒸發(fā)傳熱過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、板式蒸發(fā)換熱器利用降膜蒸發(fā)原理強化傳熱,相比傳統(tǒng)換熱器具有傳熱效率高、流通面積大、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小等優(yōu)點,在石油、化工、能源等能耗、水耗較大的行業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景。由于缺乏對其降膜蒸發(fā)換熱機制的深入了解,目前工業(yè)上應(yīng)用的板式蒸發(fā)換熱器的性能還有很大的提升和優(yōu)化空間。
　　本文采用計算機數(shù)值模擬方法分別對平板降膜蒸發(fā)換熱過程和波紋板降膜蒸發(fā)換熱過程進行模擬,研究影響板式蒸發(fā)換熱器換熱性能的各項因素,為換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化運

2、行提供指導(dǎo),并設(shè)計板式蒸發(fā)換熱器換熱性能實驗平臺,為全面提升板式蒸發(fā)換熱器的理論和技術(shù)水平奠定基礎(chǔ)。
　　板式蒸發(fā)換熱器內(nèi)部的降膜蒸發(fā)過程涉及氣液兩相流流動以及傳熱傳質(zhì)和表面張力等相間相互作用,因此對這一復(fù)雜物理過程進行模擬需要深入了解相間相互作用機理。本文采用用戶自定義程序和用戶自定義標量對相間傳熱源項、傳質(zhì)源項和表面張力動量源項進行描述,結(jié)合流場其他控制方程,建立計算機數(shù)值模型,并與實驗數(shù)據(jù)進行對比,驗證了所建立的數(shù)值模型的可

3、靠性。
　　采用所建立的計算機數(shù)值模擬模型對不同工況下平板降膜蒸發(fā)換熱過程進行數(shù)值模擬,研究不同工況對蒸發(fā)換熱性能的影響,結(jié)果表明,對于板間距尺度為10mm的板束:(1)過高的進口水流量將會導(dǎo)致液膜厚度增加,影響蒸發(fā)換熱性能,過低的流量則會導(dǎo)致壁面上出現(xiàn)干區(qū);(2)進口水溫度的工作區(qū)間為280~310K,過高的進口水溫不利于液膜對壁面熱量的吸收,過低的進口水溫則會導(dǎo)致液膜蒸發(fā)效應(yīng)的減弱;(3)提高強制流動空氣的流速可以大幅提高蒸發(fā)