加螺旋线的竖管降膜蒸发传热性能的研究
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摘要
本文首次对安装有弹簧插入物的竖管降膜蒸发的传热性能进行了实验研究，并与光管的传热性能进行了比较。通过大量的实验和对各种因素的综合分析，运用双机理传热模型，得到光管和安装有弹簧插入物的竖管降膜蒸发传热管液膜侧传热系数的计算式。实验表明，传热系数和液膜雷诺数、传热温差、料液物性参数利弹簧插入物的结构参数有关，实验条件下，安装有弹簧插入物的竖管降膜蒸发液膜侧的传热系数比光管的传热系数可高达25％左右，但某些结构参数的弹簧插入物会造成传热的恶化。通过弹簧插入物的各个参数对传热性能的影响分析，认为弹簧插入物对竖管降膜蒸发传热强化的机理主要是弹簧的振动加强了液膜的湍动，减薄了层流内层，从而强化了对流传热分量，但对沸腾传热分量没有影响。
The heat transfer in vertical tube falling film evaporator equipped with spring inserts is investigated the first time. All kinds of influence factors are analyzed after a larger number of experiments. Exerting the model of two mechanism heat transfer , the formulation for heat transfer coefficient of liquid film which in smooth tube and equipped with spring inserts is given in this paper. Heat transfer coefficient is presented which not only has relation to Reynolds number, temperature difference, liquid characteristic, but also is greatly influenced by structure parameter of the spring inserts. Experiments indicate the heat transfer coefficient of tubes equipped with spring inserts is 25% higher than smooth tube. Heat transfer will worsen if structure parameters of the spring inserts are not fit. The paper think that the mechanism of heat transfer enhances of the spring inserts is the laminar flow lining is thinner because of librating of the spring inserts, accordingly the part of convection is enhanced. But the part of boil is not influenced.
The heat transfer in vertical tube falling film evaporator equipped with spring inserts is investigated the first time. All kinds of influence factors are analyzed after a larger number of experiments. Exerting the model of two mechanism heat transfer , the formulation for heat transfer coefficient of liquid film which in smooth tube and equipped with spring inserts is given in this paper. Heat transfer coefficient is presented which not only has relation to Reynolds number, temperature difference, liquid characteristic, but also is greatly influenced by structure parameter of the spring inserts. Experiments indicate the heat transfer coefficient of tubes equipped with spring inserts is 25% higher than smooth tube. Heat transfer will worsen if structure parameters of the spring inserts are not fit. The paper think that the mechanism of heat transfer enhances of the spring inserts is the laminar flow lining is thinner because of librating of the spring inserts, accordingly the part of convection is enhanced. But the part of boil is not influenced.
引文
1．姚玉英等编著，《化工原理》(上册)(第一版)，305页、223页、354～358页、362页，天津科学技术出版社，(1992)。
2. Chisholm, D., Falling Film Evaporation in Vertical Tubes, Heat Exchange Technology, Chapter 7,by Polen,J.W., Pitman Press, 1988.
3．张定远，降膜蒸发器在苯乙烯生产中的应用，《化工机械》，16，5，303，(1989)。
4．史晓平，《竖管降膜蒸发器的多层喷淋板式分布器的实验研究》，[硕士论文]，河北工业大学，(1989)。
5．李德虎，垂直管降膜蒸发器传热研究回顾，《化工装备技术》，15，3，44～48，(1994)。
6. Dukler, A.E., Predicting Heat Transfer Coefficients for Film Flow, Petro./Chem. Engr..33,11,52～54, (1961).
7. Chun ,K.R. and Seben ,R.A., Heat Transfer to Evaporating Liquid Films, Heat Transfer. 93,391～396, (1971).
8. Fujta, T. and Ueda,T.,Heat Transfer to Falling Films and Film Break Down, (Ⅰ) Int. J. Heat Mass Transfer,21, 97～107, (1978).
9. Fujta, T. and Ueda,T.,Heat Transfer to Falling Films and Film Break Down, (Ⅱ) Int. J. Heat /Mass Transfer ,21, 109～118, (1978).
10. Seben, R.A.,Proc. 6 th Int. Heat Transfer Conf., 6, 417～418, (1978).
11．新川正，《化学工学论文集》，6，5，481～488。(1980)。
12．周士强，强化传热在换热器中的应用，《黑龙江石油化工》，2，1，121～124。(1991)。
13．崔海亭，汪云，强化型管壳式热交换器研究进展，《化工装备技术》，20，4，25～27，(1999)。
14．邓颂九，提高管壳式换热器传热性能的途径，《化学工程》，20，2，(1992)。
15．肖宏亮，朱冬生，谭盈科，管内在线防垢及强化传热的实验研究，《热能动力工程》，4，(1997)。
16．孙平，林载祁，引入蒸汽对垂直管内降膜蒸发传热及流动的影响，《化学工程》，21，5，15～19，1993。
17．刘尧奇，徐进良，进液方式对降膜蒸发管流动和传热的影响，《化工机械》，193～196，20，4，(1993)。
18．吴慧英，程惠尔，周强泰，管内自由衰减旋流阻力于换热的衰减特性，《上海交通大学学报》，323～326，33，3，(1999)。
19．兰州石油机械研究所主编，《换热器》(中册)，60页，烃加工出版社，(1988)。
20．师晋生，施明恒，竖壁下降液膜发展段中的流动和换热分析，《应用科学学报》，74～79，16，1，(1998)。
21．秦伟，刘建华，翁泽民，自由降膜流动的表面波特性，《集美航海学院学报》，1～5，15，2，(1997)。
22．施明恒，C．Prichard，降膜式液膜蒸发器换热特性的试验研究，《工程热物理学报》，77～81，18，1，(1997)。
23．谢珍，立式降膜塔设计计算方法，《化工机械》，51～55，5，(1981)。
24．吴锦元，徐洪峰，王树楹，垂直管内降膜沸腾传热的研究，《化学工程》23～26，18，4，1990。
25．师晋生，施明恒，恒热流竖壁层流降膜换热特性研究，《化学工程》，25～28，27，1，1999。
26．徐济鋈主编，《沸腾传热和汽液两相流》，488～490，原子能出版社，1993。
2. Chisholm, D., Falling Film Evaporation in Vertical Tubes, Heat Exchange Technology, Chapter 7,by Polen,J.W., Pitman Press, 1988.
3．张定远，降膜蒸发器在苯乙烯生产中的应用，《化工机械》，16，5，303，(1989)。
4．史晓平，《竖管降膜蒸发器的多层喷淋板式分布器的实验研究》，[硕士论文]，河北工业大学，(1989)。
5．李德虎，垂直管降膜蒸发器传热研究回顾，《化工装备技术》，15，3，44～48，(1994)。
6. Dukler, A.E., Predicting Heat Transfer Coefficients for Film Flow, Petro./Chem. Engr..33,11,52～54, (1961).
7. Chun ,K.R. and Seben ,R.A., Heat Transfer to Evaporating Liquid Films, Heat Transfer. 93,391～396, (1971).
8. Fujta, T. and Ueda,T.,Heat Transfer to Falling Films and Film Break Down, (Ⅰ) Int. J. Heat Mass Transfer,21, 97～107, (1978).
9. Fujta, T. and Ueda,T.,Heat Transfer to Falling Films and Film Break Down, (Ⅱ) Int. J. Heat /Mass Transfer ,21, 109～118, (1978).
10. Seben, R.A.,Proc. 6 th Int. Heat Transfer Conf., 6, 417～418, (1978).
11．新川正，《化学工学论文集》，6，5，481～488。(1980)。
12．周士强，强化传热在换热器中的应用，《黑龙江石油化工》，2，1，121～124。(1991)。
13．崔海亭，汪云，强化型管壳式热交换器研究进展，《化工装备技术》，20，4，25～27，(1999)。
14．邓颂九，提高管壳式换热器传热性能的途径，《化学工程》，20，2，(1992)。
15．肖宏亮，朱冬生，谭盈科，管内在线防垢及强化传热的实验研究，《热能动力工程》，4，(1997)。
16．孙平，林载祁，引入蒸汽对垂直管内降膜蒸发传热及流动的影响，《化学工程》，21，5，15～19，1993。
17．刘尧奇，徐进良，进液方式对降膜蒸发管流动和传热的影响，《化工机械》，193～196，20，4，(1993)。
18．吴慧英，程惠尔，周强泰，管内自由衰减旋流阻力于换热的衰减特性，《上海交通大学学报》，323～326，33，3，(1999)。
19．兰州石油机械研究所主编，《换热器》(中册)，60页，烃加工出版社，(1988)。
20．师晋生，施明恒，竖壁下降液膜发展段中的流动和换热分析，《应用科学学报》，74～79，16，1，(1998)。
21．秦伟，刘建华，翁泽民，自由降膜流动的表面波特性，《集美航海学院学报》，1～5，15，2，(1997)。
22．施明恒，C．Prichard，降膜式液膜蒸发器换热特性的试验研究，《工程热物理学报》，77～81，18，1，(1997)。
23．谢珍，立式降膜塔设计计算方法，《化工机械》，51～55，5，(1981)。
24．吴锦元，徐洪峰，王树楹，垂直管内降膜沸腾传热的研究，《化学工程》23～26，18，4，1990。
25．师晋生，施明恒，恒热流竖壁层流降膜换热特性研究，《化学工程》，25～28，27，1，1999。
26．徐济鋈主编，《沸腾传热和汽液两相流》，488～490，原子能出版社，1993。