反循環(huán)蒸發(fā)器內(nèi)波動流體對螺旋的傳熱性能影響研究.pdf

1、蒸發(fā)工藝廣泛用于物料的濃縮、提純等生產(chǎn)過程，是必不可少的高能耗生產(chǎn)工序；在蒸發(fā)濃縮過程中，蒸發(fā)器加熱管非常容易附著大量的結(jié)晶顆粒以及由雜質(zhì)產(chǎn)生的污垢，造成換熱系數(shù)和生產(chǎn)效率降低，嚴(yán)重影響蒸發(fā)設(shè)備的長周期穩(wěn)定進行。因此蒸發(fā)設(shè)備的防垢除垢技術(shù)研究具有重要的學(xué)術(shù)價值和工程應(yīng)用意義。
　　基于蒸發(fā)循環(huán)管內(nèi)汽液兩相流不穩(wěn)定流動原理，建立了反向循環(huán)蒸發(fā)條件下的工作螺旋與柔性彈簧組合的往復(fù)螺旋清洗機構(gòu)，通過理論研究、數(shù)值模擬以及實驗研究相結(jié)合方

2、法，研究了往復(fù)螺旋清洗機構(gòu)對蒸發(fā)過程的影響，主要內(nèi)容如下：
　　(1)為了減小工作螺旋對管內(nèi)流體的阻力，在單管冷模試驗臺上對工作螺旋的鋼絲直徑d和螺距P等結(jié)構(gòu)參數(shù)對流動阻力進行了優(yōu)化試驗。試驗結(jié)果表明，管內(nèi)工作螺旋的鋼絲直徑d取1.8mm、螺距P大于35mm時的阻力較小。
　　(2)為了更好地利用循環(huán)管內(nèi)流體不穩(wěn)定性能推動工作螺旋往復(fù)運動，建立了單管蒸發(fā)試驗，并對往復(fù)螺旋清洗機構(gòu)的柔性彈簧的彈性系數(shù)進行了優(yōu)化。單管熱模試驗驗

3、證了循環(huán)管內(nèi)流體的周期性波動推動工作螺旋往復(fù)運動的可行性；在?38?2?3000 mm加熱管中，柔性彈簧彈性系數(shù)為13~16 N m時，工作螺旋可以實現(xiàn)較好的往復(fù)運動效果。
　　(3)探索了流體在循環(huán)管內(nèi)形成不穩(wěn)定性流動的機理，進一步模擬了流體在循環(huán)內(nèi)的蒸發(fā)過程和氣泡的聚合過程，模擬結(jié)果表明：流體在循環(huán)管內(nèi)的蒸發(fā)過程呈現(xiàn)不均勻性，間歇性產(chǎn)生密集的小氣泡，不同時間段內(nèi)的氣泡直徑直方圖表明氣泡在循環(huán)管內(nèi)上升的過程中逐漸聚合形成大氣泡，

4、造成管中局部流體壓力的波動變化，由此形成不穩(wěn)定的汽液兩相流。
　　(4)為了更加真實驗證柔性彈簧在波動流體的作用下的往復(fù)性能，建立了14根換熱管組成的反向循環(huán)蒸發(fā)器的中試試驗臺，中試結(jié)果表明：當(dāng)加熱蒸汽溫度為122℃時，工作螺旋的往復(fù)行程達到了1.2倍螺距以上，滿足反向循環(huán)蒸發(fā)器內(nèi)的均勻清洗要求。并探索加熱蒸汽的溫度、反向循環(huán)管的直徑、上管箱的靜液面高度以及在循環(huán)管內(nèi)插入碎泡器等四個因素對往復(fù)行程距離的影響，其中加熱蒸汽的溫度和循