雙室雙管程蒸發(fā)器傳熱性能及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、雙室雙管程蒸發(fā)器繼承了多效蒸發(fā)的優(yōu)點，較單室單管程蒸發(fā)器具有更佳優(yōu)良的傳熱性能，特別對于濃縮過程中粘度顯著增加的料液體系，可降低料液在循環(huán)蒸發(fā)過程中的動力消耗。同時，對于雙室雙管程蒸發(fā)器，料液進(jìn)入分離室后實現(xiàn)均勻分布，一方面可以達(dá)到更佳的汽液分離效果，另一方面也可以提高系統(tǒng)蒸發(fā)效率，保證雙室間維持穩(wěn)定流動。對此，本課題首先在不同條件下，通過實驗分析比較了料液粘度對傳熱性能的影響；在此基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步優(yōu)化雙室雙管程蒸發(fā)器的性能，又通過數(shù)

2、值模擬的方法分析了現(xiàn)有分離室結(jié)構(gòu)下，雙室內(nèi)的流場、溫度場和濃度場；針對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中分離室內(nèi)流場、溫度場、濃度場均勻性的不足，提出了6種結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案，并分別模擬分析了分離室內(nèi)流場、溫度場、濃度場及其均勻性，從而確定了一種較優(yōu)的結(jié)構(gòu)，又分別采取不同分離室進(jìn)口料液速度和進(jìn)料粘度對該結(jié)構(gòu)均勻性進(jìn)行了考察和驗證。
　　在料液粘度為1.01～10.80mPa·s的范圍內(nèi)，對蒸發(fā)器傳熱性能的研究表明，雙室雙管程的構(gòu)型可分別實現(xiàn)單室單管程、雙室單管

3、程和雙室雙管程的操作模式，但雙室雙管程操作模式較單室或單管程操作模式具有更佳的傳熱性能，同時，在加熱管內(nèi)引入一定量的惰性固體顆粒，形成汽-液-固的流態(tài)化形式，可進(jìn)一步提高雙室雙管程蒸發(fā)器的傳熱性能；在顆粒直徑4～6mm的情況下，雙室雙管程蒸發(fā)器的平均傳熱系數(shù)隨著顆粒直徑的增加而降低；在顆粒體積分率ξ≤2.06％的情況下，隨著顆粒體積分率增加，平均傳熱系數(shù)增大，當(dāng)顆粒體積分率增加到ξ=3.01%后，平均傳熱系數(shù)則呈下降趨勢。
　　對

4、雙室雙管程蒸發(fā)器分離室內(nèi)流場、溫度場、濃度場的模擬分析表明，在原有分離室結(jié)構(gòu)下，料液進(jìn)入分離室后易形成短路流，從而造成雙室內(nèi)溫度、濃度分布的均勻性較差，而通過合理設(shè)置分離室內(nèi)料液進(jìn)口角度，可以顯著改善分離室內(nèi)溫度、濃度分布的均勻性，其中較優(yōu)的結(jié)構(gòu)為分離室（一）進(jìn)料口1水平切向30°，分離室（二）進(jìn)料口2水平切向45°，在料液進(jìn)口速度為0.2-0.8m/s、甘油-水溶液濃度為20%-60%的條件下，分離室內(nèi)軸向各區(qū)域料液濃度差維持在4%以