直接接觸冷凝器流動(dòng)特性及傳熱研究.pdf

1、本文利用SV型和SK型靜態(tài)混合器，并以純金屬鈦粉末燒結(jié)的微泡發(fā)生器作為氣體分布器，開(kāi)發(fā)出一種新型直接接觸冷凝器。本文首先在空氣-水體系中對(duì)兩種新型直接接觸冷凝器的流體力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)量并觀察氣液兩相流體在新型直接接觸冷凝器中的流動(dòng)狀態(tài)、氣泡形態(tài)、氣含率以及壓降情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在裝有SV型靜態(tài)混合器的冷凝器中，氣泡尺寸較小，氣含率較大且隨氣相流量的增大呈先增大后保持不變的趨勢(shì)；氣含率隨液相流量的增大基本保持不變。在兩種直接接觸冷凝

2、器中，壓降均隨氣相及液相流量的增大而增大。裝有SV型靜態(tài)混合器的冷凝器中，壓差較大于SK型。這是由于，SV型直接接觸冷凝器對(duì)于分散相氣泡具有較強(qiáng)的破碎作用，使氣泡尺寸更小，分布更均勻。且SV型靜態(tài)混合器具有較大的比表面積，氣泡上升孔道小，路徑長(zhǎng)。氣泡在上升過(guò)程中受到阻力大，停留時(shí)間長(zhǎng)。
　　在空氣-水實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，本研究在水蒸氣-水體系中，進(jìn)一步測(cè)試并比較兩種新型直接接觸冷凝器的流體力學(xué)性能及冷凝傳熱性能。測(cè)試氣體分布器對(duì)于冷凝傳熱

3、性能的影響，包括換熱效率、溫度的軸向分布情況、連續(xù)相與分散相的平均傳熱溫差、體積傳熱系數(shù)以及臨界液相溫度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在新型直接接觸式凝結(jié)器中，由于使用了鈦金屬燒結(jié)成的多孔介質(zhì)作為氣體分布器，使水蒸氣穩(wěn)定均一地進(jìn)入水相中，有效地避免了蒸汽凝結(jié)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)與噪音。水蒸氣的冷凝過(guò)程主要集中在冷凝器的氣相進(jìn)口位置，冷凝段高度與流體流量有關(guān)。新型直接接觸冷凝器在空氣-水體系下具有較大的平均體積傳熱系數(shù)（35-40 kW·m-3·℃-1），裝有

4、SV型靜態(tài)混合器的直接接觸冷凝器略高于SK型。SK型靜態(tài)混合器具有較小壓降以及臨界液相溫度，因此SK型冷凝器具有更大操作范圍。
　　本研究從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)，考慮到直接接觸冷凝在天然氣接收站中具有重要應(yīng)用，是天然氣接收站穩(wěn)定、安全運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。本研究在之前所做研究的基礎(chǔ)上，對(duì)兩種新型直接接觸冷凝器在低溫流體下的流動(dòng)及傳熱性能進(jìn)行研究?？紤]到安全、環(huán)保等問(wèn)題，本研究選在氮?dú)?液氮體系下，對(duì)兩種新型直接接觸冷凝器的性能進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)