液体在螺旋槽管壁面液膜形成及传热特性的研究
吸收器等换热设备常常借助薄液膜来实现热量和质量的交换，而螺旋槽管表面液膜蒸发因为具有成本较低、传热温差小、传热效率高、低温传热性能优良等优点，在制冷、低温多效海水淡化、食品加工、石油化工等行业得到非常广泛的应用。本文用数值计算和试验研究的方法探索了螺旋槽管壁面降膜和升膜的流动及换热特性，力求为高效传热传质元件的工程应用奠定理论和技术基础。
本文研究了竖直螺旋槽管和水平螺旋槽管壁面降膜、水平螺旋槽管壁面升膜的形成，对降液膜内的温度场、换热特性及二元混合液体升膜的特性进行了首次探索。在已有数学模型的基础上，对降液膜内的速度分布和液膜厚度分布进行数值模拟分析，并在一定假设的基础上对能量方程进行数值求解，以确定液膜内温度场的分布及换热特性的变化情况。在理论求解的基础上做了大量试验，对螺旋槽管壁面降膜的液膜厚度、管壁温度、液膜内温度分布进行测试。另外，又对二元溶液在水平螺旋槽管壁面升膜时，热流密度、溶液组分浓度对升膜速度场、液膜表面温度场、传热特性的影响进行研究。最后对螺旋槽管壁面三种成膜方式进行了对比性分析。
通过研究发现螺旋槽管壁面降液膜内从液膜内部至表面速度不断增大，沿着槽道横截面方向速度的变化受间断点的影响较大，对于横管沿着螺旋线方向速度不断增大，而竖管开始增大然后变化很小。液膜厚度分布随液膜形成方式的不同而不同，但都在间断点达到极值。在液膜厚度方向温度非直线型下降，随着液膜向下发展，液膜内的平均温度不断升高，而换热系数降低。二元溶液在水平螺旋槽管壁面升膜时，热流密度越大，升膜的速度越大；酒精溶液的浓度越高，液膜的流动性越好，表面总体温度越低，换热系数越小。本课题的对比研究对于改进工业中的制冷装置和液体燃烧装置具有重要的引导意义。
螺旋槽管;传热特性;液膜形成
中国海洋大学
硕士
工程热物理
梅宁
2009
中文
TK124
67
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）