非等溫降膜流動(dòng)流型的研究.pdf

1、降膜流動(dòng)是自然界中常見的一種流動(dòng)現(xiàn)象，因其具有高效的傳熱傳質(zhì)系數(shù)、小溫差、高熱流密度、低能耗的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于精餾、降膜蒸發(fā)以及海水淡化等工業(yè)生產(chǎn)過程中。本文主要研究了在非等溫條件下，降膜流動(dòng)的流型變化以及相應(yīng)傳熱性能的變化情況。采用水-水蒸氣的系統(tǒng)，通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法，研究了在非等溫條件下液膜豎直平板上的流動(dòng)情況以及相應(yīng)的傳熱系數(shù)的變化，同時(shí)研究了非等溫液膜在填料上的流動(dòng)情況，本文主要分為以下四部分：
　　第二章采用自制

2、的降膜設(shè)備，研究了在水蒸氣溫度流量一定的條件下，不同液相流量和不同進(jìn)料溫度對(duì)降膜流型的影響。利用熱成像儀得到了液膜表面溫度分布結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在水與水蒸氣存在溫差的情況下，即非等溫降膜的條件下，平板豎直降膜有橫向收縮的現(xiàn)象，且收縮程度隨氣液溫差的增大而增大，隨液相流量的增加而減小。紅外成像測(cè)溫顯示，非等溫降膜時(shí)，液膜邊緣位置溫度明顯高于中間主流區(qū)。
　　第三章利用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)中非等溫降膜流動(dòng)進(jìn)行了模擬。模

3、擬采用VOF模型，利用Fluent計(jì)算軟件，將表面張力隨溫度變化的因素加入到模型中，成功的得到了三維非等溫降膜流動(dòng)的流動(dòng)形態(tài)。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)有很強(qiáng)的一致性，同樣顯示了在非等溫條件下，液膜出現(xiàn)了向中心收縮的現(xiàn)象。模擬結(jié)果表明，液膜邊緣溫度梯度較大，導(dǎo)致了其邊緣表面張力梯度增加，產(chǎn)生了指向中心區(qū)域的力，從而導(dǎo)致了液膜收縮，得到了液膜的溫度、速度、表面張力的分布狀況。
　　第四章利用前面所開發(fā)的三維計(jì)算模型，模擬了不同表面張力的液體的降

4、膜流動(dòng)情況，計(jì)算了不同溫度不同流量下液膜的變化，并分析了液膜厚度、溫度、表面張力以及速度的變化，發(fā)現(xiàn)液體的流動(dòng)狀態(tài)受表面張力和表面張力隨溫度變化梯度共同影響，液膜的表面張力越低，其越容易鋪展，在受熱情況下，液膜表面張力隨溫度變化梯度越小，越容易鋪展。
　　第五章搭建可視化的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，以水為主要原料，采用激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)（LIF），考察了在250Y填料和750Y填料表面不同溫差下液膜非等溫的流動(dòng)過程，得到了液膜在填料上潤(rùn)濕面積和厚度