王欣[1]2003年在《水平螺旋槽管壁面液膜特性的研究》文中研究指明在湿法脱硫、海水淡化等工业过程中，改善换热器的凝结换热状况，可大大提高能源的利用率。喷淋式换热设备中采用水平螺旋槽管，可以在管壁外表面形成覆盖全表面的液膜以增强传热传质。本文从理论上研究了水平螺旋槽管壁面液膜的形成机理及流动特性，为工业生产过程中高效换热器的应用提供理论基础。 本文做的主要工作有： 1． 根据水平螺旋槽管的槽道几何形状建立正交曲线坐标系 2． 考虑表面张力和重力的作用，利用流体力学的基本方程建立单组分流体在水平螺旋槽管的管壁形成液膜的拟线性模型 3． 利用Fortran语言编程，求解液膜的厚度分布 4． 研究槽道螺旋角、槽道几何形状、流体掺混、流体性质对壁面液膜分布的影响 5． 结果表明，与水平光滑圆管相比，水平螺旋槽管表面的液膜变薄且分布变均匀。随着螺旋角的增大，螺旋槽管壁面上各处的液膜分布趋向均匀。在浅槽范围内，槽道越深，槽道跨度越小，液膜分布越均匀，分布特性越好。当螺旋槽管表面为多槽道时，各槽道间发生流体的相互掺混使得液膜分布特性较单槽道时要好。
赵杰[2]2009年在《液体在螺旋槽管壁面液膜形成及传热特性的研究》文中研究指明吸收器等换热设备常常借助薄液膜来实现热量和质量的交换,而螺旋槽管表面液膜蒸发因为具有成本较低、传热温差小、传热效率高、低温传热性能优良等优点,在制冷、低温多效海水淡化、食品加工、石油化工等行业得到非常广泛的应用。本文用数值计算和试验研究的方法探索了螺旋槽管壁面降膜和升膜的流动及换热特性,力求为高效传热传质元件的工程应用奠定理论和技术基础。本文研究了竖直螺旋槽管和水平螺旋槽管壁面降膜、水平螺旋槽管壁面升膜的形成,对降液膜内的温度场、换热特性及二元混合液体升膜的特性进行了首次探索。在已有数学模型的基础上,对降液膜内的速度分布和液膜厚度分布进行数值模拟分析,并在一定假设的基础上对能量方程进行数值求解,以确定液膜内温度场的分布及换热特性的变化情况。在理论求解的基础上做了大量试验,对螺旋槽管壁面降膜的液膜厚度、管壁温度、液膜内温度分布进行测试。另外,又对二元溶液在水平螺旋槽管壁面升膜时,热流密度、溶液组分浓度对升膜速度场、液膜表面温度场、传热特性的影响进行研究。最后对螺旋槽管壁面叁种成膜方式进行了对比性分析。通过研究发现螺旋槽管壁面降液膜内从液膜内部至表面速度不断增大,沿着槽道横截面方向速度的变化受间断点的影响较大,对于横管沿着螺旋线方向速度不断增大,而竖管开始增大然后变化很小。液膜厚度分布随液膜形成方式的不同而不同,但都在间断点达到极值。在液膜厚度方向温度非直线型下降,随着液膜向下发展,液膜内的平均温度不断升高,而换热系数降低。二元溶液在水平螺旋槽管壁面升膜时,热流密度越大,升膜的速度越大;酒精溶液的浓度越高,液膜的流动性越好,表面总体温度越低,换热系数越小。本课题的对比研究对于改进工业中的制冷装置和液体燃烧装置具有重要的引导意义。
武雅洁[3]2005年在《水平螺旋槽管壁面降液膜传热特性的研究》文中研究表明本文从理论上探求小流量液体在水平螺旋槽管外壁面形成覆盖全表面的液膜和增强传热的机理,为海水湿法脱硫和管式高效传热传质元件的工程应用奠定理论和技术基础,对降低排污指标以改善微型燃烧器燃烧过程等方面也有重要的指导意义。本文利用流体力学的基本原理,同时考虑薄液膜的表面张力和重力的影响,建立了小流量液体在水平螺旋槽管外壁面形成降液膜的流动和强化传热的数学模型,得到了流动速度和液膜厚度的解析解,进而分析了在蒸发、冷凝时槽道表面几何形状对液膜厚度分布的影响以及多头螺旋槽管发生流体掺混时的液膜厚度分布。据此设计槽道几何形状,使得液体在管表面得到最大程度的润湿,以形成有效的强化传热液膜分布。此外,对壁面液膜分布所导致的传热强化及其原因也进行了理论分析。研究表明,流体液膜在沿螺旋槽向下流动的过程中,在槽道边缘附近液膜厚度较薄,而在槽道谷底附近液膜厚度较厚;槽道表面几何形状对液膜厚度的影响非常明显,在浅槽范围内,槽道越深,开槽数目越多,则强化传热效果就越好;冷凝时的液膜厚度分布特别均匀,变化幅度也不大;多头螺旋槽管和单头螺旋槽管相比,由于相邻槽道间流体的相互掺混,液膜厚度分布更薄更均匀;液膜的平均努谢尔特数沿着槽道螺旋线的法向横截面方向的分布情况完全是由液膜的流动和传热特性所决定的。课题的研究成果已应用于微型燃烧器的油膜燃烧并进行了设计和试验研究,结果不仅提高了燃烧效率,而且改善了燃烧器的各项排污指标,达到了节能环保的要求。
武雅洁, 梅宁, 李艳[4]2005年在《水平螺旋槽管壁面液膜传热特性的研究》文中认为对管式高效传热传质元件的工程应用进行理论探讨 ,根据水平螺旋槽管壁面液膜的形成机理及传热特性 ,通过建立单组分流体的物理和数学模型 ,得到了液膜速度和厚度解析解 ,并分析了在蒸发、冷凝时水平螺旋槽管的表面几何形状对液膜厚度分布的影响。结果表明 :液膜的厚度主要受表面张力和槽道表面几何形状的影响 ,在槽道内弯处较厚 ,而在槽道起始处较薄 ,冷凝时与蒸发时相比液膜厚度更薄 ,液膜分布更均匀。相对于光滑直管 ,水平螺旋槽管壁面液膜具有更均匀的厚度分布 ,具有更好的传热传质性能。
王欣, 梅宁, 陆建辉[5]2004年在《水平螺旋槽管壁面液膜特性的研究》文中指出研究水平螺旋槽管壁面液膜的形成机理及流动特性。通过建立单组分流体的物理和数学模型 ,得出了液膜的速度、厚度解析解 ,并分析了水平螺旋槽管的几何条件对壁面液膜形成的影响。结果表明 :液膜的形状主要受表面张力和槽道表面几何形状的影响 ,在槽道谷底处较厚 ,而在槽道起始处较薄。相对于光滑直管 ,水平螺旋槽管壁面液膜具有更均匀的厚度分布 ,故具有更好的传热传质性能
王桂荣[6]2010年在《水平刻槽管壁面升膜蒸发传热传质耦合研究》文中研究表明水平刻槽管壁面升膜在毛细压力和润湿力的驱动下随着蒸发的持续形成一层覆盖全管表面的液膜。液膜表面蒸发对液膜的强化传热有很重要的意义。本文的主要研究目的是水平刻槽管壁面液膜蒸发传热传质耦合关系。本文对水平刻槽管壁面升膜温度场和升膜表面湿空气边界层温度场、水蒸气浓度场进行了数值计算。分别以水和二元溶液为工质对升膜的传热传质性能进行了试验研究。首次将液膜和液膜表面传热传质通过界面蒸发进行耦合。在管壁内埋设0.5mm微型铠装热电偶测得管壁面周向温度分布,将测量结果直接用于数值计算,进而通过求解可以得到液膜内和液膜表面温度值。根据液膜表面温度建立液膜表面边界层数学物理模型,通过假设,得到边界层速度、温度和浓度分布。并对水平刻槽管壁面升膜蒸发传热进行了试验研究。通过试验测得液膜周向厚度、浓度和传热系数及液膜厚度方向温度分布并与理论计算结果进行分析、比较。对以水和以NaCl溶液为工质的升膜传热进行比较,为工程应用提供支持。研究结果表明测得的液膜厚度和温度分布与理论计算结果相吻合。在热润湿力作用下,槽道间距越小,越有利于液膜的形成并且换热效果也越好。在一定条件下,NaCl溶液比水更易形成升膜,溶液浓度越高,换热系数越大。液膜表面湿空气边界层在卷吸作用下,厚度沿周向逐渐增大。随着液膜厚度增大,在层流范围内,换热系数逐渐降低。液膜表面温度沿周向升高,液膜变薄,蒸发速率增大；当增大管外环境空气的相对湿度时,液膜蒸发受到抑制,液膜换热能力降低。本课题为强化液膜传热传质开辟了新的道路。
于海燕[7]2008年在《水平刻槽管壁面液体升膜非线性特性研究》文中提出本文的主要研究目的是分析非线性项对水平刻槽管壁面升膜形成的影响。对驱动液膜形成的润湿力进行分析,在正交曲线坐标系中,建立含对流项的非线性数学模型,采用级数解法求解升膜速度分布,分析雷诺数对升膜速度的影响,对各个方向上的对流项对升膜速度的影响进行研究,利用空间曲率研究槽道形状对液膜形成的影响以及升膜形成的临界条件。考虑温度场和蒸发作用对升膜形成的影响,建立新的数学模型,来研究蒸发作用对升膜形成速度和厚度的影响。在此理论基础上,采用着色法测量液膜沿周向的爬升速度,同时使用红外热像仪测量水平刻槽管壁面的温度分布,将试验结果与理论计算进行对比分析。通过研究发现水平刻槽管壁面升膜是在毛细压力和热润湿力的驱动下克服液膜重力自下向上形成的一层覆盖全管表面的液膜。理论计算表明,在低雷诺数情况下,非线性对升膜形成影响不大;增大输入的热流密度有利于升膜形成和蒸发。试验表明,利用升膜相变换热具有强化换热的效果。本课题的研究,对工业中的液体燃烧装置具有引导意义。
王欣, 梅宁, 陆建辉, 张则荣[8]2002年在《竖直螺旋槽管壁面液膜在蒸发/冷凝时的传热特性的研究》文中进行了进一步梳理研究竖直螺旋槽管壁面液膜在传热条件下的液膜形成及流动特性 ,建立了单组分流体的物理和数学模型并得出解析解 ,且分析了壁面液膜在蒸发、冷凝及无热传输时的液膜厚度分布及速度分布。结果表明 :液膜的形状主要受表面张力影响 ,在表面内弯处液膜较厚 ,而在槽道起始部液膜较薄。相对于光滑直管 ,竖直螺旋槽管壁面液膜具有均匀的厚度分布和更好的传热传质性质 ,特别在冷凝时壁面液膜更薄且分布更加均匀
武雅洁, 梅宁, 丁寿滨, 陆虹涛, 尹凤[9]2005年在《水平螺旋槽管壁面液膜传热特性的研究——流体性质对液膜厚度的影响》文中研究说明考虑到薄膜表面张力和重力的影响 ,利用流体力学的基本方程建立了小流量液体在水平螺旋槽管外管壁形成壁面液膜的流动和强化传热的拟线性模型 ,得到了液膜厚度的解析表达式 ,进而分析了流体性质对壁面液膜厚度的影响。结果表明 :对于同一种喷淋液体水 ,随着温度的升高 ,液膜厚度受表面张力和槽道表面曲率的影响逐渐减弱 ,液膜厚度趋向于均匀一致 ,具有更好的传热传质性能 ;用水作喷淋液体和煤油、原油相比较 ,有其特殊的优点 ,所以工业上常用水作为喷淋式换热器的喷淋液。
梅宁, 赵杰, 于海燕, 程金强[10]2008年在《水平螺旋槽管壁面二元混合液体升膜形成的试验研究》文中提出对二元液体混合物在蒸发状态下水平螺旋槽管管外壁面形成升膜进行了试验研究,实测了水平螺旋槽管壁面二元混合液体升膜的速度场和表面温度场,分析了水平螺旋槽管壁面热流密度和流体性质对壁面液膜特性的影响。结果表明:同一升膜工质,螺旋槽管的热流密度越大,液膜的爬升速度越大;流体性质对升膜的流动特性和温度分布特性有显着的影响,酒精溶液的浓度越高,液膜的流动性越好,表面总体温度越低,换热系数越小。
参考文献：
[1]. 水平螺旋槽管壁面液膜特性的研究[D]. 王欣. 中国海洋大学. 2003
[2]. 液体在螺旋槽管壁面液膜形成及传热特性的研究[D]. 赵杰. 中国海洋大学. 2009
[3]. 水平螺旋槽管壁面降液膜传热特性的研究[D]. 武雅洁. 中国海洋大学. 2005
[4]. 水平螺旋槽管壁面液膜传热特性的研究[J]. 武雅洁, 梅宁, 李艳. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2005
[5]. 水平螺旋槽管壁面液膜特性的研究[J]. 王欣, 梅宁, 陆建辉. 热科学与技术. 2004
[6]. 水平刻槽管壁面升膜蒸发传热传质耦合研究[D]. 王桂荣. 中国海洋大学. 2010
[7]. 水平刻槽管壁面液体升膜非线性特性研究[D]. 于海燕. 中国海洋大学. 2008
[8]. 竖直螺旋槽管壁面液膜在蒸发/冷凝时的传热特性的研究[J]. 王欣, 梅宁, 陆建辉, 张则荣. 热科学与技术. 2002
[9]. 水平螺旋槽管壁面液膜传热特性的研究——流体性质对液膜厚度的影响[J]. 武雅洁, 梅宁, 丁寿滨, 陆虹涛, 尹凤. 热科学与技术. 2005
[10]. 水平螺旋槽管壁面二元混合液体升膜形成的试验研究[J]. 梅宁, 赵杰, 于海燕, 程金强. 热科学与技术. 2008