淋激式污水換熱器管外傳熱研究.pdf

1、污水熱回收系統(tǒng)推廣和應用的關鍵在于尋找一種合適的換熱器。相比于常用的浸沒式換熱器和殼管式換熱器，淋激式換熱器具有傳熱性能好、結構簡單、維護方便等優(yōu)點。目前針對淋激式污水換熱器設計還主要基于經驗公式，但是為了進一步優(yōu)化換熱器設計和減小設備費用，需要對淋激式污水換熱器流動傳熱進一步研究。
　　在污水熱物性參數(shù)缺乏的條件下，本文假設污水為近似清水的純流體；綜合考慮淋激式污水換熱器的經濟型和可行性，本文認為換熱管間呈現(xiàn)膜狀流最有利于淋激式

2、污水換熱器的應用，因而將其簡化為二維物理模型，應用VOF(volumeoffluid)模型對污水在等壁溫條件下水平管外的流動特性和傳熱特性進行了研究分析。本文研究了不同周向角度、噴淋密度、管徑大小、污水粘度、表面張力等參數(shù)對管外液膜厚度和傳熱系數(shù)的影響。本文同時搭建了近似等壁溫條件下水平單管降膜管外傳熱系數(shù)測試試驗臺，與模擬結果相比較。本文主要的研究內容和結果如下：
　　1)水平管降膜膜狀流時從管頂沿圓周方向，管壁液膜厚度中間薄兩

3、端厚；液膜厚度隨著噴淋密度的增加而增加，隨著管徑的增大而減小，隨著粘度的增加而增加。表面張力對液膜厚度的影響主要集中管項滯留區(qū)域，自由降膜區(qū)受其影響較小，并且Re數(shù)較小時表面張力的影響較大。進一步分析得到：噴淋密度、粘度對管壁液膜厚度影響較大，管徑、表面張力對管壁液膜影響較小。
　　2)液膜內沿液膜厚度方向，貼近壁面處溫度變化趨勢較快，靠近液膜自由表面處溫度趨勢一致；管外換熱系數(shù)在管頂滯留區(qū)域取得最大值，沿圓周方向逐漸減小，在17

4、0°附近取得最小值，170°～180°處換熱系數(shù)大于等于170°處換熱系數(shù)；管外換熱系數(shù)隨著噴淋密度的增大而增大、隨管徑的增大而減小、隨噴淋高度的增加而增加、隨粘度的增大而減小；引入無量綱換熱系數(shù)Nu數(shù)，得到努賽爾數(shù)Nu與雷諾數(shù)Re，普朗特數(shù)Pr，阿基米德數(shù)Ar的關聯(lián)式為：Nu=0.3904Re0.2312pr0.3810Ar-0.1198，將擬合結果與文獻實驗結果比較，具有較好一致性。
　　3)通過建立三根水平管管束模型研究其傳