竖管降膜蒸发器分布器的实验研究

在 竖管 降膜蒸 发器 中 ， 换热 管 内向下流 动 的沸 腾液 膜 与管外 的蒸汽 间发 生 换热 ， 膜 受热 蒸 发 而汽 化 。 液 当传热 温差不 大时 ， 汽化 不是在 换热管 的 内表 面 ， 而是发 生 在强 烈扰 动 的液膜 表 面上 ， 降膜蒸 发 的传 热 效 故 率高， 因而在化 工 、 工 、 轻 医药 、 品 、 金和海 水淡 化等行 业 中得 到广 泛 的应用 ］ 食 冶 。。 为使料液 平均 分配 到每根换 热管 ， 并在换 热管 的周边 和长 度方 向形成 均匀连 续 的液膜 ， 须通过 在换热 管
第 ３ 期
朱 玉 峰 竖 管 降 膜 蒸 发 器 分 布 器 的 实 验 研 究
２７ ５
ｌ 实验 过 程
为 获得分 布器 的不 同性 能 ， 分别 进行 了单 管冷 膜实 验和 多管 热膜 实 验 。实验 所 用 分布 器 的结 构 如 图 １ 、
图 ２和 图 ３ 示 ， 所 相应 的结 构参 数如 表 １和表 ２所 示 。
ｍ ｍ
表 ２ 螺 旋 型分布 器 的结构 参数
Ｔａｂ Ｓｔ ｕ ｔ ｅ ｐ ｒ ｍ ｅ ｅ ｓ ｏ ｃ ｅ ｔ ｐｅ ｄ ｓ ｒｂ ｏ ．２ ｒ ｃ ｕｒ ａ ａ ｔ ｒ ｆｓ ｒ ｗ— ｙ ｉ ｔｉ ｕｔ ｒ
ｍ ｍ
序 号
高 度 Ｈ 直 径 ｄ 沟槽 长 Ｌ
螺距 Ｂ 螺旋头数 ”
Ｋｅ ｒ ｓ ｆ ｌ ｎ － ｉ ｅ ａ ｏ ａ ｏ ；ｌ ｕ ｄ ｄ ｓ ｒｂ ｔ ｒ ｉ ｕｄ ｄ ｓ ｒ ｕ ｏ ；ｆ ｌ ｎ －ｉ ｅ ａ ｏ ａ ｉ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ａｌ ｇ ｆｌ ｖ ｐ ｒ ｔ ｒ ｉ ｉ ｉｔ ｉ ｕ ｏ ；ｌ ｉ ｉ ｔｉ ｔ ｒ ａｌ ｇ ｆｌ ｖ ｐ ｒ ｔ ｉ ｍ ｑ ｑ ｂ ｉ ｍ ｏ
收 稿 日期 ：０ ００ ５ 修 回 日期 ：０ ００ ５ 责 任 编 辑 ： ２ １—１１ ； ２ １—３０ ； 冯
民
作者简介 ： 朱玉 峰 （９ ６）男 ， 北 冀 州 人 ， 授 ， 士 ， 要从 事传 热 与 节 能 和 流 体工 程 等 方 面 的 教 学 和研 源自文库 。 １ ６一 ， 河 教 硕 主
上方设 置液体 分布器 来保证 。如果布膜 不均 ， 会使 液膜在 每个 管 内或 同一 管 的不 同部位 出现 薄厚不 一 ， 至 甚
有 的部 位 出现 “ 干壁 ” 从 而使总传 热 系数大大 下 降 ， ， 进而影 响蒸 发器 的正常 操作 ］ 。为此 ， 笔者分 别 对齿 型 分 布器 、 锥型分 布器 和螺旋 型分 布器进行 了实 验研究 。
压
差 计
４ｍ， 布 器设 置 于 其 上方 ， 顶 部 安 装在 容器 内。盐 水 料 液 分 其 由泵从循 环水 槽 中 吸人 后送 人 容 器 内 ， 分 布器 分 布后 进 人 经 换 热管 ， 沿管 内壁 呈膜 状流 下 。安装 时 ， 保 证换 热 管 的垂 直 须 度， 并使各 联 结处 不 漏 液 。料 液 流经 分 布 器 的压 力 损失 由压
式中： 为平均液膜 厚度 ， ｍ ｍｍ ・ｓ 。 Ｑ ＿ ； 为 料 液 体 积 流 量， ｍｍ。・ ； ｓ ｄ 为换 热管 内径 ， ｍｍ； 为换 热管 长度 ， ｚ ｍｍ。
１ ２ 多 管 热 膜 实 验 ．
为评 价分 布器 在热 负荷 下 的性 能 ， 多管蒸 发 器在 有热 负荷 状况 下 进 行 了热 膜 实 验 。分 别采 用 光 管 和 对 槽管 ， 研究 换热 管 内壁表 面粗 糙度 对分 布性 能 的影 响 。实验 流 程 如 图 ５所示 。盐 水 稀 料 液 由输 料 泵 经 流量
第 ３ 卷 第 ３期 ｌ
２１ ０ ０年 ６月
河 北 科 技 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｂ ｉ ｏ ｒ ａ ｆ Ｈｅ ｅ ｉ ｅ ｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｙ
Ｖｏ ． １ Ｎｏ ３ Ｉ３ ， ．
差计 读得 ， 经换 热 管 的液 体 量 由流 量 计 测 得 。则 平 均液 膜 流
厚 度 为
一— — — — 一
一
。
。
Ｌ ㈩ ｌ
７ 。 （
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图 ４ 单 管 实验 流程
Ｆｉ．４ Ｆｌ ｇ ｏｗ ｈｅ ｔｏ ｉ ｇｌ— ｕ ｌ ｎ ｓ ｅ ｆｓ ｎ ｅ ｔ ｂｅ ｐ ａ ｔ
ｃ ｅ ｔ ｅ ｄｉｔｉ ｏ ｏｎ － ｙｐ ｓ ｒｂｕｔ ｒ ｗｈｅ ｔｉ ｅ ｎ ａｓ ｏ ｈ— ｕ ａ ｌ —ｉｍ ｖａ ｏｒ ｔ ． Ａ ｂ ｅ ａｌ ｔ ｙｎ ｈｅ ｉａ ａ ａ ｌｔ ｆｔ ｃ ｅ ｎ ｉ ｓｕｓ ｄ ｉ ｍ ｏｔ ｔ ｂｅｆ ｌｉ ｆｌ ｅ ｐ ａ ｏｒ ｎｇ ｏｖ ｌ，ｈｅｓ ｔ ｔｃ ｌｃ ｐ ｂｉｉｙ ｏ ｈｅｓ ｒ ｗ— ｔ ｐｅ ｄ ｓｒｂｕ ｏｒｉ ｔｍ ａ ． ｙ ｉｔ ｉ ｔ ｓ ｏｐ ｉ １
布 器和 螺旋 型分布 器进行 了冷膜 和热膜 实验 。 实验 结果表 明： 通过 改变螺 旋型分 布 器的结构 参数 ，
可使其 具有较 高的操 作 弹性 以适 应不 同需要 ， 但压 力损 失较 大。 当用于光 管降膜 蒸发 器时 ， 旋型 螺
分布 器的总 传热 系数 明显 高 于齿型分 布器和 锥型分 布 器的总传 热 系数 。综合 分析 得 出螺旋 型分布
Ｆｉ Ｓｃ ｅ ｔ ｐｅ ｄ ｓ ｒｂ ｏ ｇ．３ ｒ ｗ— ｙ ｉ ｔｉ ｕｔ ｒ
表 １ 齿 型分布 器和 锥 型分 布器 的结构 参数
Ｔａ １ Ｓｔ ｕｃ ｕ ｅ ｐ ｒ ｍ ｅ ｅ ｓ ｏｆｔ ｔ ｔ ｂ． ｒ ｔ ｒ ａ ａ ｔ ｒ ｏｏ ｈ—ｙｐｅ ｄｉｔ ｉ ｔ ｎｄ ｃ ｅ ｔ ｐｅ ｄ ｓ ｒｂｕｔ ｒ ｓ ｒｂｕ ｏｒａ ｏｎ － ｙ ｉｔ ｉ ｏ
ｆ ｒｆ ｌ ｎ —ｉ ｅ ａ ｏ ａ ｏ ｏ ａｌ ｇ ｆ ｍ ｖ ｐ ｒ ｔ ｒ ｉ ｌ
ＺＨ Ｕ — ｅ Ｙｕ ｆ ｎｇ （ ｌ ｇ ｆＭｅ ｈ ｎｃ ｌ ｎ ｅｔｏ ｉ Ｅ ｇｎ ｅ ｉｇ，Ｈｅ ｅ ｉｅｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ｈｊ ｚ ｕ ｎ ｂ ｉ０ ０ １ ， Ｃｏｌ ｅｏ ｃ ａ ｉａ ａ ｄＥｌｃｒ ｎｃ ｎ ｉｅ ｒｎ ｅ ｂｉ Ｕｎｖ ｒｉ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｓ ｉａ ｈ ａ ｇ Ｈｅ ｅ ５ ０ ８ ｙ ｉ
ｔ ｒ ｎ ｃ ｅ ｔ ｐ ｉｔ ｉ ｕ ｏ ｓ ｗｉ ｉ ｅ ｅ ｔｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｉ ｒ ｅ Ｏ ｏ ｔ ｉ ｎ ｈ ｇ — ｆｅ ｔ ｌ ｕ ｄ ｄ ｓ ｒｂ ｔ ｒ ｔ ｅ ｏ ｓａ ｄ ｓ ｒ ｗ— ｙ ｅｄ ｓ ｒｂ ｔ ｒ ｔ ｄ ｆ ｒ ｎ ｔ ｕ ｔ ｒ ａ ａ ｔ ｒ ， ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｂ ａｎ ａ ｉ ｈ ｅ ｆ ｃ ｉ ｉ ｉｔｉ ｕ ｏ ｏ ｂ ｈ ｆ ｑ ｕ ｅ ｎ ａ ｖ ｒｉａ— ｕ ｅ ｆ ｌ ｎ —ｉ ｅ ａ ｏ ａ ｏ ． Ｔｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｏ ｔ ａ ｈ ａ ｉ ｔ ｎ ｆ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｏ ｓ ｄ ｉ ｅ ｔ ｌｔ ｂ ａｌ ｇ ｆ ｍ ｖ ｐ ｒ ｔ ｒ ｃ ｉ ｌ ｅｅｐ ｒ ｍｅ ｔ ｌ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔ ｔ ｅ ｖ ｒａ ｉ ｓ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ａ ａ ｔ ｒ ｆ ｏ ｓ ｒ ｗ—ｙ ｅｄ ｓ ｒｂ ｔ ｒ ａ ｋ ｉｈ ｙｆｅ ｉｌ ｎ ｄ ｐ ａ ｌ Ｏ ｔ ｅｖ ｒ ｕ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ．ｂ ｔ ｔ ｅ ｄ ｌ ｓ ｓｈ ｇ ｅ ．Ｔｈ 一 ｃ ｅ ｔ ｐ ｉｔ ｉ ｕ ｏ ｓｃ ｎ ｍａ ｅｉ ｈ ｇ ｌ ｌｘ ｂ ｅａ ｄ ａ ａ ｔ ｂ ｅｔ ｈ ａ ｉ ｓ ｒ ｑ ｉｅ ｎ ｓ ｕ ｓｈ ａ ｏ ｓ ｉ ｉ ｈ ｒ ｔ ｏ ｉ ｅ０ ｖ ｒ ｌ ｈ ａ ｒ ｎ ｆｒ ｃ ｅ ｆ ｉｎ ｆｔ ｅ ｓ ｒ ｗ— ｙ ｅｄ ｓ ｒ ｕ ｏ ｓｏ ｖ ｏ ｓｙ ｇ ｅ ｔ ｒｔ ａ ｈ ｓ ｆｔ ｅ ｔ ｏ ｈ— ｐ ｉｔ ｉ ｕ ｏ ｎ ｈ ｅ ａ ｌ ｅ ｔｔａ ｓｅ ｏ ｆｉ ｅ ｔ ｈ ｃ ｅ — ｐ ｉｔｉ ｔ ｒ ｉ ｂ ｉｕ ｌ ｒ ａ ｅ ｈ ｎ ｔ ｏ ｅ ｏ ｈ ｏ ｔ —ｙ ｅ ｄ ｓ ｒ ｔ ｒａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｏ ｔ ｂ ｔ ｂ
计送 入蒸 发器顶 部 ， 分布器 在换 热 管 内布膜 ， 向下流 动过 程 中与 管外生 蒸 汽换 热而蒸 发 。经 分离室 气液 经 在
分离 ， 浓物 料 由下部 排 出 ， 相人 间接 冷凝 器被 冷却 水冷 凝 ， 由旋 液 分 离器 进 一 步 分 离 。蒸 发 产 生 的二 次 气 并
Ｊ ｎ ０ ０ ｕ ｅ２ １
文 章 编 号 ： ０ ８ １ ４ （ ０ ０ ０ ２ ６０ １０ —５ ２ ２ １ ）３０ ５—４
竖管降膜蒸发器分布器 的实验研究
朱 玉 峰
（ 河北科技 大学机械 电子 工程 学院 ， 北石 家庄 河 ００ １ ） ５ Ｏ ８
摘 要 ： 为获得 适 用 于竖管降膜 蒸发 器的 高效液体 分布 器 ， 不 同结 构参 数 的齿 型 分布 器、 型分 对 锥
蒸汽 则 以冷凝 水 的形式 由旋 液 分 离 器 下 部 排 出 ， 收集 后 经 天 平 可 测 得 单 位 时 间 内 的液 体 量 。则 总传 热 系
数 为
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河 北 科 技 大 学 学 报
Ｃｈ ｎ ） ｉａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｏ ｌｆ ｍ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓ ａ ｄ ｈ ｔｆｌ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｒ ａ ｒｅ Ｕ ｏ ｏ ｔ — ｙ ｅ ｄ ｓｒｂ ｔ ｒ ，ｃ ｎ －ｙ ｅ ｄ ｓｒｂ — ｓ ｒ ｃ ： ｅ ｃ ｏ —ｉ ｅ ｐ ｒ ｌ ｍｅ ｔ ｎ ｏ —ｉ ｍ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓ ａ ｅ ｃ ｒ ｉｄ Ｏ ｔｆ ｒ ｔ ｏ ｈ ｔ ｐ ｉｔ ｉ ｕ ｏ ｓ ｏ ｅ ｔ ｐ ｉｔ ｉ ｕ
器的 综合性 能最优 。
关 键词 ： 降膜 蒸发 器 ； 液体 分布 器 ； 布膜 器 ； 降膜 蒸发 中图分 类号 ： ＴＱ０ １ ６ ５ ． ２ 文献标 志码 ： Ａ
Ｅｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｌｓ ｕｄ ｎ ｌｑ ｉ ｉｔ ｉ ｕ ｏ ｓ ｐ ｒｍ ｎ ａ ｔ ｙ ｏ ｉ ｕ ｄ ｄ ｓ ｒｂ ｔ ｒ
齿 型 分 布 器 序 号
锥 型 分布 器
高 度 Ｈ
齿宽 ｂ
齿高 ｈ
高度 Ｈ。
锥径 ｄ
１ １ 单管冷 膜 实验 ．
单 管实 验为 室温 下 的 冷膜 实验 ， 目的 在 于 评 价 分 布 器 的
液 膜分 布情 况 ， 以及 料 液 流经 分 布 器 的压 力 损 失 。实 验 流程 如 图 ４ 示 。选用 透 明 的树 脂 管 作 为 换 热 管进 行 实 验 ， 于 所 便 观 察料液 在 管 内的流 动情况 。换 热管 规 格 为 ０ ０ ５ ×１ 长 度 为 ，
器
器
热 管 管
图 １ 齿 型 分 布 器
Ｆｉ １ Ｔｏ ｈ ｔ ｐｅ ｄ ｓ ｒｂ ｏ ｇ． ｏｔ — ｙ ｉｔ ｉ ｕｔ ｒ
图 ２ 锥 型 分 布 器
Ｆｉ ２ Ｃｏｎｅ ｔ ｐｅ ｄ ｓ ｒｂｕｔ ｒ ｇ． － ｙ ｉ ｔｉ ｏ
图 ３ 螺 旋 型 分 布 器