高分子中空纖維傳熱元件的強(qiáng)化傳熱與應(yīng)用研究.pdf

1、換熱設(shè)備是工業(yè)生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)物料之間熱量交換的重要設(shè)備。但是傳統(tǒng)的金屬換熱設(shè)備由于其腐蝕和易結(jié)垢問題的存在，在高鹽、高酸堿、高硬度環(huán)境下的應(yīng)用受到了限制。高分子中空纖維傳熱元件制作的換熱設(shè)備由于其具有良好的抗腐蝕和防垢性能，因而受到關(guān)注。
　　本文采用高分子中空纖維作為傳熱元件，研制了具有弓形折流擋板的新型中空纖維換熱器，對此進(jìn)行了Fluent模擬和實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，所建立模型的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。通過對比發(fā)現(xiàn)，增加了折

2、流擋板以后，中空纖維換熱器的總換熱系數(shù)相對于無折流擋板換熱器提高了35％；殼程的進(jìn)出口壓降提高了14%；殼程熱阻所占總熱阻的比例從59%-70%下降到了34.5%-46.7%；殼程換熱系數(shù)與殼程進(jìn)出口壓降的比值得到了明顯的提高。綜合分析可知，殼程增加折流擋板能夠顯著提高中空纖維換熱器的換熱性能，實(shí)現(xiàn)了對中空纖維換熱器換熱過程的強(qiáng)化。
　　本文將高分子中空纖維換熱組件作為蒸發(fā)器組件，以此搭建了單效和三效蒸發(fā)裝置。分別以純水和質(zhì)量分?jǐn)?shù)

3、3%的NaCl溶液作為進(jìn)料液，考察了操作工況對蒸發(fā)裝置的產(chǎn)水量和造水比（GOR）的影響規(guī)律。結(jié)果表明，對于單效和三效蒸發(fā)裝置，裝置的GOR和產(chǎn)水量均隨著進(jìn)料溫度和蒸發(fā)溫差的升高而增大。隨著進(jìn)料流量的提高，裝置的產(chǎn)水量不斷增加，而GOR保持穩(wěn)定。當(dāng)進(jìn)料液為純水時(shí)，隨著進(jìn)料流量的提高，單效和三效蒸發(fā)裝置的GOR分別穩(wěn)定在0.85和1.65左右。當(dāng)進(jìn)料液為NaCl溶液時(shí)，隨著進(jìn)料流量的提高，單效和三效蒸發(fā)裝置的GOR分別穩(wěn)定在0.76和1.4

4、8左右。在各效的進(jìn)料流量為90L/h、生蒸汽溫度為97℃、進(jìn)料溫度為78℃、總蒸發(fā)溫差為12℃的條件下，當(dāng)進(jìn)料液為純水時(shí)，三效蒸發(fā)裝置的產(chǎn)水量達(dá)到了6.55kg/h；當(dāng)進(jìn)料液為NaCl溶液時(shí)，三效蒸發(fā)裝置的產(chǎn)水量達(dá)到了5.9kg/h。另外，當(dāng)進(jìn)料液為NaCl溶液時(shí)，單效和三效蒸發(fā)裝置的產(chǎn)水量和GOR均小于相同條件下進(jìn)料為純水時(shí)裝置的GOR和產(chǎn)水量。
　　本課題的意義在于為強(qiáng)化高分子中空纖維換熱器的換熱性能提供了一種新方法，同時(shí)為利