洗涤冷却管内垂直降膜流动特性
洗涤冷却管出口处的射流深度和界面波动特性
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｇａ ｐｅ ｅ ｒ ｔｏｎ ｓｒ ｃ ： ｓ ｎ ｔ ａ ｉ ｄｅ ｈ ｔ ｕｅ ｈｉ ｇ ｐｔ ａ ｑ ｎｃ ｎ ｐｉ ｏｕ ｌ ｔ ｎｄ ｌ ｔ ｔｏ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｏ ｇａ — ｉ ｉ ｐｅ ｔｅ ａ ｆｕｃ ｕａ ｉ ｎ ｈａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓ ｆ ｓｌｑｕ ｄ ｉ ｔ ｒ ａ ｅ ｏ ｃ ｕｂ ｎｇ ｃ ｏｌｎ ｈａ ｎ ｅ ｆ ｃ ｆ ｓ ｒ ｂｉ — ｏ ｉ ｇ ｃ ｍｂｅ ｒ ｎｖ ｓ ｉ ａ ｅ ｆ ｅ ｅ ｉｌ ｐ ｅ ｓ ｅ ｔａ ｄｕｃ ｒ ａ ｄ ａ ｈ ｇｈ ｒ ｗｅ ｅ ｉ ｅ ｔｇ ｔ ｄ ｂｙ ａ ｄｉｆ ｒ ｎｔａ ｒ ｓ ｕｒ ｒ ｎｓ ｅ ｎ ｉ
模 拟 计 算 ，模 拟 结 果 与 实 验 结 果 吻 合 良好 。研 究 结 果 还 表 明 ，洗 涤 冷 却 管 出 口处 液 面 波 动 对 床 层 内 气 液 两 相 环
流 脉 动 的影 响较 为显 著 。
关 键 词 ：洗 涤 冷 却 管 ；射 流 深 度 ；气 液 界 面 波 动 特 性 ；数 值 模 拟
ｂ ｝ ＿ ； ｝ ＿｝ ； ｛ ； 三 ； 兰； ｝｝ ｝
付 碧华 ，王亦 飞 ，林 岚 ，许建 良 ，王 俭 ，罗春 桃。 ，王辅 臣
（ 东 理 工 大学 煤 气 化 教 育 部 重 点 实 验 室 ，上 海 ２０ ３ ； 华 宁夏 煤业 集 团 煤 化 工 公 司 研 发 中心 ，宁 夏 银 川 ７ ０ １ ） 华 ０ ２ ７ 神 ５ ４ １
ｄ ｆｎ ｔｏ ｉ ｉａ ｉ ｅ （ ｅ ｉ ｉｉ ｎ ｄ ｇ ｔ ｌ ｄ ｏ ＨＤＤＶ） Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗｅ ｈ ｔ ｔ ｅ ｐ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｄ ｐ ｈ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｅ ｐ ｎ ｎ ｉ ｌ ｖ ． ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｏ ｄ ｔ ａ ｈ ｅ ｅ ｒ ｔｏ ｅ ｔ ｎ ｒ ａ ｅ ｘ ｏ ｅ ｔａ ｌ ｙ
气液降膜流动厚度及流速分布特性
第32卷第2期高校化学工程学报No.2 V ol.32 2018 年 4 月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Apr. 2018文章编号：1003-9015(2018)02-0302-10气液降膜流动厚度及流速分布特性伍子玮, 王亦飞, 彭昕, 颜留成, 于广锁(煤气化及能源化工教育部重点实验室, 华东理工大学洁净煤技术研究所, 上海 200237)摘要：对洗涤冷却管内垂直降膜的流动特性进行了研究，采用超声波多普勒测速仪，对气相影响下液膜的厚度和速度进行了无接触式的测量，实验液膜雷诺数为2.04×104，气相雷诺数范围0~6.83×104。
结果表明：液膜在洗涤冷却管流动发展过程中明显存在中央液膜向两边铺展的现象，铺展规律受气相雷诺数及出口槽缝尺度影响显著。
管内周向角8和16°处局部液膜波动较其余周向位置剧烈并有增厚的趋势，且气相雷诺数和槽缝宽度的增大均使这两处液膜增厚位置向后延迟，使得管内初始段膜厚变薄。
此外，气相雷诺数增大加强气液两相间的剪切作用，整体上加剧了液膜波动幅度，液膜速度波动趋势更加显著。
关键词：降膜流动；液膜速度；液膜厚度；超声波多普勒测速仪；洗涤冷却管中图分类号：TQ 021 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-9015.2018.02.008Characteristics of Thickness and Velocity Distribution of Gas-Liquid Film FlowWU Zi-wei, WANG Yi-fei, PENG Xin, YAN Liu-cheng, YU Guang-suo(Key Laboratory of Coal Gasification and Energy Chemical Engineering of Ministry of Education, Institute of Clean Coal Technology, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China)Abstract: Flow characteristics of vertical falling film in scrubbing cooling tubes were studied. The thickness and velocity of liquid film with gas interference were measured touchless by ultrasonic Doppler velocimetry under Re l = 2.04×104 and Re g = 0~6.83×104. The results show that the central film in the tube spreads to both sides, which is influenced by Re g and slot width. Fluctuation of liquid film is more intense in positions with 8 and 16° circumferential angles, which also shows thicker films. The increase of Re g and slot width make the thickening positions move backwards, which leads to thinner films at the inlet of the tube. Moreover, the increase of Re g enhances the shear interaction between gas-liquid interphase and increases fluctuation of film thickness.Key words: falling film flow; film velocity; film thickness; ultrasound Doppler velocimetry;scrubbing-cooling tube1前言多喷嘴水煤浆气化炉由燃烧室和洗涤冷却室组成，气化燃烧室出来的高温粗合成气，通过洗涤冷却管进入位于气化炉下部的洗涤冷却室，在与冷却水直接接触传递下，粗合成气的温度急剧下降，部分液相水蒸发进入气相，使离开洗涤冷却室的工艺气得以增湿，以此来满足后续工段的工艺要求[1]。
竖直管降膜布液实验系统设计
抗击新冠肺炎疫情特约文章竖直管降膜布液实验系统设计蔡国齐1杨红1'2何篧*雷鹏1雷文力1(1.武汉工程大学机电工程学院;2.化工装备强化与本质安全湖北省重点实验室；3.深圳市纯水一号水处理科技有限公司)摘要基于管束环境下的降膜布液过程，针对常用的布液板、锥形插件布液器，设计了一套降膜布液实验系统。
介绍了其中的降膜布液装置和主要零部件设计方案$最后给出了降膜布液实验系统整体效果图$关键词降膜布液装置实验系统竖直管布液板锥形插件布液器中图分类号TQ055文献标识码A文章编号0254-6094(2020)06-0828-04降膜蒸发器具有蒸发速率快、加热温差低、物料停留时间短及传热系数高等特点，在化工、冶金、电力、废水处理及食品等领域应用广泛，而其中竖直管降膜蒸发器的使用范围最广［円。
布液成膜装置是降膜蒸发器实现液膜均匀分布的核心部件,它与蒸发器的连续成膜、传热性能及操作稳定性等有着密切关系［5,6$。
在降膜布液装置流体流动特性与管内流体成膜机理的研究中,数值模拟技术得到了越来越广泛的应用⑺8$,但降膜布液与液膜形成是一个复杂的过程,单纯的数值模拟存在较大的不确定性，仍需要进行实验验证%降膜管的布液实验是研究降膜蒸发器布液性能的重要组成部分，采用有机玻璃材料制造降膜管可方便观察液膜的成膜效果和流动状况，探究在布液器下的成膜机理,对于新型布液装置的研发具有重要价值,对于蒸发器的优化设计有着重要作用％目前，降膜布液研究大多着眼于单根管的布液和液膜的成膜效果，但是影响液膜成膜效果的因素众多,单根管的模拟和实验很难准确地对多管条件下的料液分配与成膜情况作出预测％考虑到研究工作的实际需要，笔者基于管束环境下的降膜布液过程，针对常用的布液板、锥形插件布液器，设计了一套降膜布液实验系统％1实验系统总体方案图1为降膜布液实验系统架构示意图，系统主体主要由台架、水箱及降膜装置等部件构成,管路循环部分由循环泵、调节阀、过滤器、喷嘴接头及流量计等构成％流量调节由变频器控制循环泵实现,考虑到实验台的通用性和可扩展性,循环泵选用高扬程的多级离心泵；喷嘴接头采用万能接头设计，可更换不同型式、不同口径的喷嘴；管路主要接头采用卡箍式快装接头和金属软管连接，便于拆卸和扩展％2降膜布液装置设计根据实验要求，降膜布液装置需能直观地观察介质的流动过程，便于更换布液装置的关键部件,能灵活控制特定工艺参数,能满足降膜管垂直度的精度要求以及对流量的准确控制和计量％针对上述要求,降膜布液装置设计方案如下：a.布液器结构型式％布液板、锥形插件是目前工业上使用较多的布液器结构，采用单层布液板、单层布液板加锥形插件两种结构的布液装置进行对比实验％b.管束材料和排列方式％考虑到装置内流体的可观察性，选用透明有机玻璃管(规格为!38mm"2mm)作为降膜管％在多管排列中,采用正三角形排列方式，同时选取简化模型，即由7基金项目：深圳市技术创新计划项目(重20160610)；武汉工程大学研究生教育创新基金项目(cx2016027)作者简介：蔡国齐(1991-),硕士研究生，从事化工过程机械的研究,**************%图1 降膜布液实验系统架构示意图根管组成的最小排列单元。
四喷嘴气化工艺技术优化总结
四喷嘴气化工艺技术优化总结2015.5富煤少气贫油的基本国情决定了煤化工在我国发展的主体地位。
发展高效、清洁、环保、节能的产业链是现在和将来对煤化工的必然要求。
气流床气化工艺由于适应煤种广、工作压力高、碳转化率高、气化强度大、废水排量少和环保效果好的特点，在我国得到了迅速发展。
目前引进的国外技术有GE(原德士古Texaco)水煤浆气化、壳牌(Shell)粉煤气化等，专利费昂贵。
国内的技术有多喷嘴对置式水煤浆气化工艺、航天炉干粉煤气化工艺和清华炉水煤浆气化工艺，其中多喷嘴对置式水煤浆气化工艺是由华东理工大学和国家水煤浆技术研究中心共同研发，并具有我国完全知识产权的气化技术。
自2004年12月首套四喷嘴气化炉投入工业应用以来，经过研发人员及应用单位技术人员不断攻关、改进，技术水平不断提升，装置运行稳定。
与同类技术相比，该技术显示出了突出的技术优势，目前设计、在建和投入运行的气化炉总数达95台，已有29台气化炉投入工业运行，各项指标均达到当前大型煤气化技术的国际领先水平。
1四喷嘴气化炉核心技术介绍（1）本工艺采用预膜式工艺烧嘴。
预膜式烧嘴采用氧气与水煤浆同时离开喷嘴，运用内、外侧高速氧气的扰动实现水煤浆的雾化和水煤浆与氧气的充分混合。
与预混式喷嘴相比，喷嘴内部没有预混腔，大大降低了煤浆通道的出口速度，减少了煤浆通道的磨损，对延长喷嘴寿命有利。
此外，预膜式喷嘴的氧气压力损失大大降低，雾化滴径(SMD)约降低10%。
这是因为预膜式喷嘴水煤浆膜初始厚度降低，更易于雾化，浆滴离开烧嘴后发生二次震荡破碎形成更小的浆滴，雾化效果好，碳转化率高，气化效率高。
具有良好雾化效果的的烧嘴对延长自身寿命和耐火砖寿命十分有利。
目前预膜式工艺烧嘴的使用寿命最长可以达到150d。
（2）四个工艺烧嘴呈90°水平对置分布，物料出烧嘴后形成撞击流，强化了雾化效果，提高了气化效率，减小了炉膛上下温差，大大降低了气化炉过氧的几率，投运企业碳转化率可达99%。
2012年度“大学生创新创业训练计划” 国家项目立项情况
1210251007
对温度和酸碱度有双重响应的球形 化工学院 聚电解质刷的制备及其应用
1210251008
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PLA共混物在高压CO2环境中的结 晶行为
1210251009
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鱼骨式纳米碳纤维多层螺旋锥形结 构的分子力学研究
1210251010
利用多酶级联生物催化方法制备老 生物工程学院 年痴呆症药物
创业实践类（121025183-121025185 ）
1210251031
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柔性全固态超级电容器的制作
1210251032
材料科学与工 可降解塑料聚β-羟基丁酸酯 程学院 （PHB）的化学方法合成研究
1210251033
材料科学与工 石墨烯基氮掺杂多孔碳纳米片的研 程学院 制及其在超级电容器电极材料上的
1210251034
材料科学与工 通过包覆减反射膜提高荧光粉发光 程学院 强度的研究
姜孜龙、孙自萌、王 叶金星、王
佳丽、于小琦
喆
3/4
121025180 121025181 121025182
商学院
婚庆用品电子商务平台及其运作模 式设计与实现研究
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艺术设计与传 媒学院
大学生旅游团购网创业项目
创业训练类 创业训练类 创业训练类
李昀 黄盼、葛梦、杨韬
张弛 乐利吉
王柏林、蔡敏、颜俊 希
明梁、陈承镇、杨大 强
张焕焕 宋晨晨、王涛、方栩
张琪 潘鹤林 郭旭虹 曹贵平
叶黎城 朱劭晗、张正德
丁亮
谭绮娜、吴晓龙、汤 健
毛杰 吴彤、叶聪毅、许华
李平 许军 张锐
管内垂直下降液膜速度与厚度分布特性
管内垂直下降液膜速度与厚度分布特性王晶;王亦飞;颜留成;伍子玮;于广锁【摘要】对洗涤冷却管内垂直降膜的流动特性进行研究，采用超声波多普勒测速仪对管内不同周向以及轴向位置的液膜厚度和速度进行了无接触式的测量，液膜Reynolds数范围为1.0×104～3.1×104。
结果表明：在0°周向位置上液膜厚度与速度均达到最大值，导致该位置局部液膜厚度过大而不能保持稳定，部分液体脱离液膜表面，此外还造成了8°和16°位置的液膜厚度激增。
在轴向上，当Reynolds 数小于2.0×104时，液膜速度在重力作用下随流动距离增加而增加，反之，液膜速度因为流动阻力会随距离增加而减小。
随着Reynolds数的增大，液膜平均厚度和速度呈增大趋势。
此外，Reynolds数的增大还会使得液膜更加不稳定。
%The flow characteristic of the falling liquid film in the scrubbing-cooling tube was researched in this paper. The ultrasound Doppler velocimetry was adopted to measure the velocity and thickness distribution of the liquid film non-instrusively at different circumferential and axial position. The Reynolds number ranged from 1.0×104 to 3.1×104. The results showed that both the velocity and thickness of the liquid film were the largest at the 0° position, leading to unevener thickness distribution and the separation of the local liquid film and the sharp increase of the liquid film thickness at the 8° and 16° positions. In the axial direction, because of the effect of gravity, the liquid film velocity increased with the increase of flow distance when the Reynolds numbers was less than 2.0×104, whereas, it decreased at large Reynolds numbers since that the resistance became a dominant factor. Both of the thickness and velocity of global liquid filmincreased with increasing Reynolds number. Furthermore, the increase of the Reynolds numbers made the liquid film more unstable.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2016(067)006【总页数】7页(P2239-2245)【关键词】气液两相流;湍动;膜;速度测量;厚度测量;超声多普勒测速仪【作者】王晶;王亦飞;颜留成;伍子玮;于广锁【作者单位】华东理工大学洁净煤技术研究所，煤气化及能源化工教育部重点实验室，上海 200237;华东理工大学洁净煤技术研究所，煤气化及能源化工教育部重点实验室，上海 200237;华东理工大学洁净煤技术研究所，煤气化及能源化工教育部重点实验室，上海 200237;华东理工大学洁净煤技术研究所，煤气化及能源化工教育部重点实验室，上海 200237;华东理工大学洁净煤技术研究所，煤气化及能源化工教育部重点实验室，上海 200237【正文语种】中文【中图分类】TQ0212015-12-23收到初稿，2016-02-04收到修改稿。
沿垂直壁面气-液降膜流动传质过程的数值研究
２ 数 学 模 型
２ １ 控制 方程 ．
的密度 ， Ｐ 为空气侧 的密度 ， Ｐ 为湿空气 内的蒸汽 分 压 ， 为气 液相 界 面处 的饱 和蒸 汽压 力 ， 以通 可 过公 式 （ ） ７ 计算 得到 。
Ｔ－２７ １ ３ ５
统 中两个 相共 同决 定 。如气 液两 相 流 中的密 度 由式
（） 示： ３表 Ｐ＝ ＋ ｇ （） ３
）・ ０ 。ｘ１ 一
，
（Ｏ １）
０
２ ２ ２ 能量守 恒方 程 ．． ｉ ）＋Ｖ． Ｖ ｐ ｐ ］＝Ｖ・ ｋ ）＋ｓ ｏ（ ［ （ Ｅ＋ ） （ｅ ｅＶ Ｑ
结论 ， 当与液体 流 动方 向相 反 的空 气 流 为 高度 发
数 的分 布 求得 气液 相界 面位 置 。 在某 个 计 算单 元 内 ， ＝０表示 该单 元 内没有 第 ｉ ； ： １ 相 表示 该 单 元 内充 满第 ｉ ； ＜ ＜１ 相 ０ 则表 示该 单元 内存 在 第 ｉ 与其 他相 的界 面 。 液 相 界 面 的分 布 通 过 式 相 气 （ ）和式 （ ）求得 。 １ ２
传 质 。 由双膜 理论 的假 设 ， 得到 下 面 的传 质公 式 ：
３ ６
燃 气 轮 机技 术
第２ ５卷
方法 ； 对流 项采用 一 阶迎 风格 式 ， 气 一 在 液界 面追 踪 方法 中 ， 用 精 度 较 高 的 Ｇ ｏ—Ｒ ｃｎｔ ｃ 格 式 。 选 ｅ ｅｏ ｓ ｕｔ ｒ 质量 源项 和能量 源项 通过 Ｆｕｎ 提供 的用 户 自定义 ｌｅｔ （ ｓｔ ｅ ｎ ｄＦ ｎｔ ｎ ， Ｄ ） Ｕ ｅ Ｄ ｆ ｅ ｕ ｃ ｏ ｓＵ Ｆ 宏命 令编 写和接 入 。 ｉ ｉ
降膜吸收器原理
降膜吸收器原理
降膜吸收器的工作原理：
降膜吸收器本质上是在其中两个气体被吸收和吸收液体流顺流向下与提取的热由循环冷却水在壳体内的管壳式换热器来实现。
该液体通过槽循环，直到所需的浓度来实现。
在这样的速率，该管不流充分但不是液体流动，下降沿管作为薄膜的内壁重力。
降膜吸收反应器是液体在重力作用下沿壁下降形成薄膜并与气体进行逆流或并流接触的一种吸收反应器。
沿壁面下降的液膜可在平板面上或圆管的内、外壁形成，一般是圆管内形成，它们具有以下特点：
气膜和液膜互相不贯透，设备压降小，允许有较高的气体负荷；
降膜很薄并能在膜的表面产生特殊的波动，且气相和液膜的返混均小，传热传质效率高，单位能耗产生的流体传递总量大；
沿壁下降的液膜可用间壁冷却，适用于有高热效应的吸收过程，并可使过程在近于等温下进行。
全浸式主冷和降膜式主冷
浸浴式主冷的特殊要求 `
(1)全浸操作，使主冷完全淹没在液氧中，杜绝“干蒸发”，防止燃爆，这是浸浴式主冷安全操作的真谛。
(2)大型空分设备浸浴式主冷，一般设置双液位计，全面准确掌握液氧液面高度，确保全浸操 作。当一个液位计故障时，也能保证安全运行。
Байду номын сангаас
浴式主冷，也就是浸入式主冷结构特点是换热器是浸在液氧中的，换热器的一部分通道是和外部的液氧联通的，液氧通过蒸发形成的负压，将底部的液氧吸入进来，由下至上，而氮气则从下塔顶部吸入，从主冷的上部到下部，两股冷热流体逆流换热，根据虹吸原理，所以，浸入式主冷也叫做热虹吸住冷，是90年代的设备主冷的主要形式。 液氧的高度一般在1.5m-2.2m左右，一般有4个换热器组成。 他最主要的缺点就是由于液氧的沸点随着压力的升高而升高，在蒸发器底部，有一定的液氧静压力，导致这部分的液氧的沸点比较高，作为冷流体的液氧，沸点的升高意味着和作为热流体的饱和氮气之间的温差变小，如果在顶部控制一定的温差的话，底部有可能出现负温差（在实际中不可能存在）浪费了一定的换热面积，如果说控制底部温差的话，势必会造成顶部温差过大，造成有效能的浪费，所以，基于以上的原因，开始开发降模式主冷.
针对降膜式主冷的特点，为确保其安全，特提 出如下特殊防爆要求：
(1)提高降膜式主冷液氧循环倍率，加大液氧 对降膜式主冷通道自上而下的冲刷，能有效防止乙 炔等碳氢化合物和氧化亚氮、二氧化碳等结晶的堵 塞，杜绝“干蒸发”与“死端沸腾”，消除主冷燃爆事故。根据林德公司的标准，降膜式主冷液氧循 倍率必须大于3，即降膜式主冷液氧循环量要为液 氧蒸发量(氧
液膜沿垂直平壁层流流动速度式
速度梯度
在层流流动中，流速在不 同位置存在梯度变化，梯 度大小反映了速度变化的 快慢。
03
液膜沿垂直平壁层流流动的实验研究
实验装置和测量方法
实验装置
采用透明玻璃槽，槽内壁光滑， 尺寸适中，以便观察液膜流动。
测量方法
使用高速摄像机记录液膜流动过 程，并通过图像处理软件测量液 膜厚度和流速。
05
结论与展望
研究结论
液膜流动速度与雷诺数、表面张力、粘度等参 数密切相关，通过实验和理论分析，得出了液 膜流动速度与这些参数之间的数学关系式。
实验结果表明，液膜流动速度随着雷诺数的增 加而增加，但当雷诺数达到一定值时，流动速 度的增加速度会逐渐减缓。
表面张力和粘度对液膜流动速度的影响较小， 但在一定条件下，它们可能会对流动速度产生 显著影响。
液膜流动的控制方程
纳维-斯托克斯方程
描述了液体在平壁上的流动规律，是控制液膜流动的 基本方程。
边界条件
液膜流动的边界条件包括速度为零、无滑移条件等。
初始条件
初始条件通常指液膜流动开始时的速度分布和状态。
液膜流动的速度分布
速度分布函数
描述了液膜中各点速度的 大小液膜沿垂直平壁层流流动的理论基础
层流流动的基本原理
层流流动
液膜沿垂直平壁的层流流动是一 种典型的流体动力学现象，其特 点是流体质点仅在相邻层间作相
对运动，互不混杂。
流动特性
层流流动具有规则的流线，流速分 布呈现连续性，且随着流动距离的 增加，流速逐渐减小。
影响因素
层流流动受到流体性质、表面张力、 重力、粘性力等因素的影响。
只对流动区域的边界进行离散化，通 过求解边界上的积分方程来获得整个 流动区域的信息。
降膜蒸发器原理
降膜蒸发器原理降膜蒸发器是一种常见的传热设备，广泛应用于化工、冶金、环保等领域。
它利用液体在管壁上形成薄膜，通过蒸发来吸收热量，实现物料的加热或冷却。
其原理主要包括传热传质过程和流体力学过程。
首先，我们来看传热传质过程。
在降膜蒸发器中，液体从上部进入设备，在重力作用下沿管壁形成薄膜流动，与管壁上的蒸汽进行热量交换。
薄膜流动的速度和厚度对传热效果有着重要影响。
当薄膜流速较大时，传热系数也相对较大，但薄膜厚度较薄，传热表面积相对较小；反之，薄膜流速较小时，传热系数较小，但传热表面积较大。
因此，需要在实际应用中综合考虑流速和厚度的选择，以达到最佳的传热效果。
其次，流体力学过程也是降膜蒸发器原理的重要组成部分。
在薄膜流动过程中，流体受到管壁的阻力作用，同时还受到重力、表面张力和粘性力的影响。
这些力的相互作用决定了薄膜流动的形态和特性。
为了提高薄膜流动的稳定性和均匀性，需要合理设计蒸发器的结构，减小流体的阻力，降低表面张力和粘性力的影响，从而达到更高的传热效果。
除了传热传质和流体力学过程外，降膜蒸发器还需要考虑设备的材料选择、操作参数的控制等方面。
材料的选择需要考虑其耐腐蚀性、导热性、成本等因素，以满足不同物料的要求。
操作参数的控制包括流速、温度、压力等，需要根据具体的工艺要求进行调整，以保证设备的正常运行和传热效果。
总的来说，降膜蒸发器是一种重要的传热设备，其原理涉及传热传质和流体力学过程。
在实际应用中，需要综合考虑流速、薄膜厚度、材料选择、操作参数等因素，以达到最佳的传热效果。
希望本文能够帮助读者更好地理解降膜蒸发器的原理和应用。
垂直风冷却筒工作原理
垂直风冷却筒工作原理
垂直风冷却筒是一种用于降低热量的设备，其工作原理如下：
1. 热介质进入：热介质（通常是气体或液体）通过管道进入垂直风冷却筒的顶部。
2. 冷却风流：冷却风流通过风扇或其他风机被引入垂直风冷却筒底部，并与上升的热介质相对流动。
3. 热交换：热介质在垂直风冷却筒内壁表面形成薄膜，在与冷却风流接触的同时，通过传导和对流的方式将热量传递给冷却风流。
4. 冷却效果：冷却风流中的冷却剂（通常是空气）吸收了热介质释放的热量，并在流经垂直风冷却筒期间温度升高。
5. 热介质排出：经过热交换后，冷却的热介质离开垂直风冷却筒的顶部，继续循环或进行后续处理。
通过这样的工作原理，垂直风冷却筒能够有效地将热量从热介质传递给冷却风流，使得热介质的温度得到降低。
这种设备常用于工业过程中，例如冶金、化工、电力等领域，以帮助控制和调节系统的温度，保证设备正常运行。
强化管表面结构对竖管降膜流动特性的影响
Vol.54 No.4 Apr.2 2
强化管表面结构对竖管降膜流动特性的影响
张天娇，马良栋，张吉礼，张继谊
(大连理工大学建设工程学部,116 0 24,辽宁大连)
摘要：为了研究强化管表面结构对竖管降膜流动特性的影响，搭建了竖管降膜流动冷态实验台，利
用光谱共焦位移传感器和高速摄像仪对强化管和光管进行了对比研究。实验中，降膜流量通过调
enhanced tube and a smooth tubeisexperimentaly carried out by using a spectralconZocal
displacementsensorandahigh-speedcamera.Faling ilmZlowrateiscontroledbyadjustingthe
强化管；当降膜流动呈湍流时，强化管的波动强度明显高于光管，当Re达到4 200时，在测试范围
内强化管的平均波动强度较光管高出约8%，说明强化管的表面结构增强了液膜的扰动，更利于降
膜蒸发过程传热传质。以上结论可为强化管用于竖管降膜蒸发器的研究提供有益参考。
关键词：强化管；竖管降膜流动；液膜厚度；润湿特性；界面波动
" height level H of a hydrostatic column in the higher water tank and the annular gap Q of
disEribuEor. The Reynolds number of working fluid varies from 0Eo 4 500 inEhe experimenEs.
Test results show that the liquid film thickness of the enhanced t ube is the same as that of the
LiCl水溶液垂直降膜吸收过程的实验与模拟
而出口空气的水蒸气分率 yout 为
y′ o ut = y′ in VL ( x - x out ) V G in ( 9)
布在吸收塔内的换热管内表面 , 形成降膜式吸收 。 浓溶液与由吸收器底部进入的湿空气接触 , 吸收空 气中的水蒸气后浓度变稀 , 稀溶液离开吸收器底部 流入储液罐 T KB 。 在吸收器的壳程 , 由引风机 FN2 引入外界空 气 。进行吸收过程时 ,空气经过壳程 ,带走吸收过程 所放出的热量 ,使吸收过程在近似等温的情况下进 行 。相对于绝热吸收 ,此时因温度较低 ,除湿剂溶液 的表面蒸气压维持在较低的水平 , 过程的推动力增 大 ,改善了吸收效果 。
T KA 经泵 PUM P 送入吸收器 , 再经布液器流入分
即可同时得到相对湿度
f in = ( 6)
和进口空气的水蒸气分率
y in = ( 7)
根据 LiCl 水溶液的初始密度 ρ、 实际液体流量
L′ 和实际气体流量 G′ , 经单位换算有液气体积流量
比
V L 2214ρ L′ = V G 1 080 G′ ( 8)
第 32 卷 第 1 期 2005 年
北 京 化 工 大 学 学 报 J OU RNAL OF B EIJ IN G UN IV ERSIT Y OF CHEM ICAL TECHNOLO GY
Vol. 32 , No. 1 2005
L iCl 水溶液垂直降膜吸收过程的实验与模拟
王明华 郑丹星 3
。
Frances 等
[4 ]
研究了影响水平光滑管 LiBr 水溶
液降膜吸收器的性能的多个因素 。采用无泵循环的 方式 ,Rix 等 [ 5 ] 研制出了一台家用无泵循环液体除 湿装置的样机 。Kat habar 公司的液体吸收式除湿机 采用平行排列片状结构 ,虽然处理量很大 ,但设备的 体积也比较大 ,设备和运行费用偏高 ,并且多用于食 品、 药品 、 医院等一些空间较大的场合 。 崔晓钰等 [ 6 ] 对 LiBr 溶液竖板降膜吸收器进行 了传热传质的实验研究 。赵巍等[ 7 ] 研究了竖直平 行排列的膜面结构的吸收器的模型 , 但没有进行实 验工作 。韩东海 [ 8 ] 提出的空气的除湿方法及其装 置 ,着重探讨了利用太阳能进行除湿剂的再生 ,吸收 过程是绝热的 ,导致处理后的空气温度高达 40 ℃。
竖直管降膜蒸发器冷膜成形及流动特性数值模拟
竖直管降膜蒸发器冷膜成形及流动特性数值模拟杨红;陈鑫;李鹏飞;杨颂;何垚【摘要】对单层布液盘和锥形插件组合作用下的多管管束的流动特性和成膜过程进行了CFD数值模拟.采用VOF多相流模型和RNG k-ε湍流模型,三维双精度求解,以空气和水作为工质,边界条件设置为速度入口和压力出口.通过管内液膜形成、出口截面液相分布、降膜管进出口流量变化等方面研究表明,带插件的布液器能很好的改善布膜的均匀性和稳定性.基于液相体积分数,计算分析了管内液膜平均厚度及平均流速,在流量达到一定值时,液膜厚度趋于定值1.28 mm左右,继续增大流量,流速会成比例增加,不利于连续液膜的稳定,也不利于介质在降膜管内的充分蒸发.【期刊名称】《武汉工程大学学报》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】5页(P451-454,472)【关键词】降膜蒸发器;布液装置;冷膜;流动特性;数值模拟【作者】杨红;陈鑫;李鹏飞;杨颂;何垚【作者单位】武汉工程大学机电工程学院,武汉 430205;化工装备强化与本质安全湖北省重点实验室(武汉工程大学),武汉 430205;武汉工程大学机电工程学院,武汉430205;武汉工程大学机电工程学院,武汉 430205;武汉工程大学机电工程学院,武汉 430205;深圳市纯水一号水处理科技有限公司,深圳 518105【正文语种】中文【中图分类】TK172.4降膜蒸发器有节能高效、物料滞留时间短、传热温差小等特点，非常适合热敏性物料的蒸发浓缩，在工业上应用广泛［1-4］。
布液装置是降膜蒸发器的核心部件，它与蒸发器的传热性能与操作稳定直接相关［5-6］。
在布液装置流体流动特性与管内流体成膜机理的研究中，计算流体力学（compu⁃tational fluid dynamics，CFD）数值模拟技术是一种有效的手段［7-8］。
马学虎等［9］运用数值模拟方法探寻了液膜随进口扰动频率、Re等要素变化而波动的演变过程。
竖壁降液膜流动特性的研究的开题报告
竖壁降液膜流动特性的研究的开题报告
一、选题背景
降液膜技术是一种重要的化工传热传质方式，应用广泛，可用于氧化、硝化、脱氢、烷基化、酯化和脱水等反应过程中的热传递和质量传递。
在工业生产中，为了提
高降液膜的传热传质效率和节约能源，需要对液膜的流动特性进行深入的研究。
竖壁降液膜流动是一种重要的降液膜方式，其具有流动逐层累积，物理分离效果好，保持稳定性等优点。
因此，对竖壁降液膜流动的研究具有重要意义。
二、研究目的
本研究旨在探究竖壁降液膜流动的特性，为进一步优化降液膜技术、提高传热传质效率提供理论指导。
三、研究内容和方法
1. 竖壁降液膜流动特性的理论分析：对竖壁降液膜流动的流态、流量、液膜厚度、传热传质特性等进行理论分析，建立其数学模型。
2. 数值模拟：采用Computational Fluid Dynamics（CFD）软件对竖壁降液膜流
动进行数值模拟，探究影响竖壁降液膜流动传热传质性能的因素。
3. 实验研究：建立竖壁降液膜实验装置，进行竖壁降液膜的实验研究，分析竖壁降液膜流量、温度、压力等对传热传质的影响。
四、研究预期成果
本研究预期能够探究竖壁降液膜流动的流态、流量、液膜厚度、传热传质特性等，并建立其数学模型。
同时，还将通过数值模拟和实验研究，深入分析竖壁降液膜流量、温度、压力等因素对传热传质的影响。
最终，本研究将为竖壁降液膜技术的优化提供
理论与实践指导。
垂直管外降膜换热
垂直管外降膜换热
垂直管外降膜换热是一种高效的换热方式，其主要优点包括减少结垢量、便于集中处理和减少占地面积。
垂直降膜换热器相较于传统水平管换热器在传热性能和抗污性能方面都有显著提升。
垂直管外降膜换热的工作原理如下：
1. 制冷剂在外管表面形成降膜，由于重力和表面张力的作用，液体膜沿着管表面流动。
2. 管内的污水流动，与外管表面的液膜进行热交换，实现废热回收。
3. 降膜蒸发过程中，管壁的热量传递到液膜，使液膜蒸发。
研究发现，垂直降膜换热的传热系数比池沸腾换热高出很多，因此可以忽略管束的影响。
与水平管降膜换热器相比，垂直管外降膜换热器在以下方面具有优势：
1. 抗污性能：由于污物倾向于沉积在换热器的底部，而非管壁上，垂直管换热器减少了污物在管壁上的沉积，降低了堵塞风险。
2. 传热性能：垂直降膜换热器的传热系数较高，使得换热效率更高。
3. 占地面积：垂直管外降膜换热器结构紧凑，占地面积较小，有利于节省空间。
垂直管外降膜换热器在海水淡化系统、化工系统、制冷系统、海洋热能转换系统以及低品位余热利用等领域具有广泛的应用前景。
然而，这种换热器的设计和运行也需要注意一些问题，如液体分布的均匀性、降膜过程中的热阻等，以保证其高效稳定运行。
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关 键 词 ：洗 涤 冷 却 管 ；垂 直 降膜 ；液 膜 厚 度 ；激 冷 ；煤 气 化
Ｄ Ｏ Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ０ ４ ３ ８ — １ １ ５ ７ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ ． ０ ０ ９
中图 分 类 号 ：ＴＱ ０ ２ １ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文章 编 号 ：０ ４ ３ ８ —１ １ ５ ７（ ２ ０ １ ３ ）０ ６—１ ９ ５ ９ —１ ０
Ｃ ｌ ｅ ａ ｎ Ｃｏ ａ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ２ ３ ７， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
液 膜 厚 度 差 值 高达 ３ ｎ ｌ ｉ ＂ ｎ 。流 动 方 向上 的液 膜 波 动变 化 与 平 均 液 膜 厚 度 变 化 相 似 ，但 具 有 滞 后 性 。研 究 还 表 明 ，
在 ２ ． ４ ～１ ４ Ｉ ｎ 。・ ｈ ＿ １ 的进 水 流 量 范 围 内 ，整 体 液 膜 厚 度 随 着 流 量 的增 大 而增 大 ，由 此对 洗 涤 冷却 管 内 液 膜 充 分 发
展 区 的平 均 液 膜 厚 度 建 立 了 经验 关 联 式 。实 验 还 发 现 ，洗 涤 冷 却 水 分 布 环 的 槽 缝 宽 度 对 液 膜 分 布 影 响 显 著 ，在 本 文 研 究 条 件 下 ，最 佳 槽 缝 宽 度 为 ３ Ｆ ｉ ｌ ｍ，槽 缝 宽 度 继 续 增 大 ，液 膜 的 均 匀 性 下 降 。另 外 ，随 着 气 相 表 观 速 度 的 增 大 ，整 体 液 膜 厚 度 减 小 ，但 一 定 程 度 上 改 善 了 液 膜 分 布 的 均 匀 性 。
（ Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｇａ ｓ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｅｎ ｅ ｒ ｇｙ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｅｎ ｇｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ Ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｅｄｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ＇Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ
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第６ ４卷
第 ６期
化
工 学 报
Ｖｏ１ ．６ ４ ＮＯ． ６
Ｏ１ ３ Ｊ ｕ ｎ ｅ ２
２ ０ １ ３年 ６月
ＣＩ ＥＳＣ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ
洗 涤 冷却 管 内垂直 降膜 流 动特 性
王灵 萍 ，王亦 飞 ， 郭 强 强 ， 颜 留 成 ， 于 广 锁
０ ０ ２ ３ ７ ） （ 煤 气 化 及 能 源 化 工 教育 部 重 点 实 验 室 ， 华 东 理 工 大 学 洁 净 煤 技 术 研 究 所 ，上 海 ２
摘 要：采用双平行 电导探针对多喷嘴煤气化过程 中洗 涤冷却 管 内垂 直降膜 的液膜 厚度分 布进行 了实验研 究 ，研 究 发 现 ，经 洗 涤冷 却 水 分 布 环 分 配 后 在 洗 涤 冷 却 管 内形 成 的液 膜 在 进 口段 ２ ０ ０ ￣４ ０ ０ ｎ ｌ ｒ ｎ处 呈 明显 的不 均 匀 分 布 ，
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈｅ ｌ ｉ ｑ ｕｉ ｄ ｆ ｉ ｌ ｍ ｔ ｈｉ ｃ ｋ ｎｅ ｓ ｓ ｉ ｎｓ ｉ ｄｅ ｔ ｈｅ ｓ ｃ ｒ ｕｂｂ ｉ ｎｇ — ｃ ｏ ｏｌ ｉ ｎ ｇ ｐ ｉ ｐ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｐｒ ｏｃ ｅ ｓ ｓ ｏｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｇ ａ ｓ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｗｉ ｔ ｈ ｍｕｌ ｔ ｉ — ｂｕ ｒ ｎｅ ｒ ｓ ｗａ ｓ ｉ ｎｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｐ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ ｃ ｏ ｎｄｕ ｃ ｔ ｉ ｖｉ ｔ ｙ ｐ ｒ ｏ ｂｅ ．Ｔｈｅ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｓ ｓ ｈｏ ｗｅ ｄ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈｅ ｌ ｉ ｑ ｕｉ ｄ ｆ ｉ ｌ ｍ ｗａ ｓ ｎｏ ｔ ｕ ｎｉ ｆ ｏｒ ｍ 。ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｌ ｙ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｅ ｎｔ ｒ ａ ｎｃ ｅ ｒ ｅ ｇｉ ｏ ｎ ｏｆ ２ ０ ０— ４０ Ｏ ｍ ｍ ， ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｕ ｐ ｔ ｏ ３ ｍ ｍ． Ｔｈｅ ｕｎｓ ｔ ｅ ａ ｄｖ ｆ ｌ ｕ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｌ ｉ ｑ ｕｉ ｄ ｆ ｉ ｌ ｍ ｗａ ｓ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｌ ｍ ｔ ｈｉ ｃ ｋｎ ｅ ｓ ｓ ． Ｆｏ ｒ ａ ｔ ｈｉ ｃ ｋ ｅ ｒ ｌ ｉ ｑｕ ｉ ｄ ｆ ｉ ｌ ｍ，ｔ ｈｅ ｆ ｌ ｕｃ ｔ ｕａ ｔ ｉ ｏｎ ｒ ａ ｎｇ ｅ ｗａ ｓ ｌ ａ ｒ ｇｅ ｒ，ｂｕ ｔ ｔ ｈｅ ｃ ｈａ ｎｇｅ ｏ ｆ ｆ ｌ ｕｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ ｇ ｇｅ ｄ． Ｉ ｔ ｗａ ｓ ａ ｌ ｓ ｏ ｆ ｏｕ ｎｄ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈｅ ｆ ｉ ｌ ｍ ｔ ｈｉ ｃ ｋｎｅ ｓ ｓ ｉ ｎｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｎｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎｇ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｆ ｌ ｏ ｗ ｒ ａ ｔ ｅ ．Ｏｎ ｔ ｈｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｅ ｘｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ａ ｌ ｄ ａ ｔ ａ，ａ ｎ ｅ ｍｐｉ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｑ ｕａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗａ ｓ ｐｒ ｏｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈｅ ｍｅ ａ ｎ ｆ ｉ ｌ ｍ ｔ ｈｉ ｃ ｋｎｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｆ ｕｌ ｌ ｙ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐｅ ｄ ｚ ｏ ｎｅ ． Ｔｈ ｅ ｓ ｌ ｏｔ ｗｉ ｄｔ ｈ ｏ ｆ ｑｕ ｅ ｎｃ ｈ ｒ ｉ ｎ ｇ ｈ ａ ｄ ａ ｓ ｉ ｇ ｎｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｎｔ ｉ ｎｆ ｌ ｕ ｅ ｎｃ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｔ ｈｉ ｃ ｋ ｎｅ ｓ ｓ ｏｆ ｌ ｉ ｑｕ ｉ ｄ ｆ ｉ ｌ ｍ．Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｓ ｔ ｕｄ ｙ，ｔ ｈ ｅ ｂｅ ｓ ｔ ｓ ｌ ｏ ｔ ｗｉ ｄ ｔ ｈ ｗａ ｓ ３ ｍｍ ，ａ ｎｄ １ ａ ｒ ｇ ｅ ｒ ｓ ｌ ｏ ｔ ｗｉ ｄｔ ｈ ｗｏ ｕ１ ｄ ｍａ ｋｅ ｔ ｈｅ ｆ ｉ ｌ ｍ ｔ ｈ ｉ ｃ ｋｎｅ ｓ ｓ ｍｏ ｒ ｅ ｎｏ ｎ — ｕｎ ｉ ｆ ｏ ｒ ｍ．Ｉ ｎ ａ ｄｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｔ ｈｅ ｆ ｉ ｌ ｍ ｔ ｈｉ ｃ ｋｎｅ ｓ ｓ ｂｅ ｃ ａ ｍｅ ｔ ｈ ｉ ｎｎ ｅ ｒ ｕｎｄ ｅ ｒ ｔ ｈｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｇ ａ ｓ ｐ ｈａ ｓ ｅ ． Ｉ ｎ ｓ ｏ ｍｅ ｗａ ｙ，ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｌ ｍ ｔ ｈｉ ｃ ｋｎｅ ｓ ｓ ｗａ ｓ ｍｏ ｒ ｅ ｕ ｎｉ ｆ ｏ ｒ ｍ ｂｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｔ ｈｅ ｄ ｒ ａ ｇ ｆ ｏｒ ｃ ｅ ｉ ｎｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｓ ｕ ｐｅ ｒ ｆ ｉ ｃ ｉ ａ ｌ ｇ ａ ｓ ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｓ ｃ ｒ ｕｂ ｂｉ ｎｇ — ｃ ｏ ｏｌ ｉ ｎｇ ｐｉ ｐ ｅ； ｖｅ ｒ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｆ ａ ｌ ｌ ｉ ｎｇ ｆ ｉ ｌ ｍ ；ｆ ｉ ｌ ｍ ｔ ｈ ｉ ｃ ｋｎ ｅ ｓ ｓ； ｑｕ ｅ ｎ ｃ ｈ； ｃ ｏａ ｌ ｇ ａ ｓ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ