蒸发器自然循环推动力计算理论研究

第26卷第3期2004年9月 湘 潭 大 学 自 然 科 学 学 报

Natur al Science Journal of Xiangtan U niversity

Vol.26No.3

Sept.2004

蒸发器自然循环推动力计算理论研究

俞秀民, 俞天兰, 彭德其, 蒋少青, 刘桂英

(株州工学院帅科机械清洗研究所,湖南株州412008)

[摘要] 在关系复杂的诸多影响因素中,提出动力温度 t0概念,并且以此作为计算基本参数建立起绝热、平衡、线性汽

化过程的推动力理论计算式.在深入分析沸腾室内实际汽化过程的不平衡、非线性和出口动能损失等影响后提出了有效

推动力的计算式.该计算式物理概念明晰,可以指导蒸发器结构的合理设计.在此基础上,提出将各种影响系数和有关物

性参数一并考虑的综合影响系数K的工程计算式,既便于试验研究,又便于工程设计.

关 键 词:计算;自然循环推动力;蒸发器;不平衡;动能损失

中图分类号:T Q051.5 文献标识码:A 文章编号:10005900(2004)03009904

S tudy of the Calculation Theory of the Driving Power

of Natural Circulation of Evaporators

Y U Xiu min, Y U T ian lan, PEN G De qi, JI A N G Shao qing, LI U Gui y in

(M echanical Clean Insti tute,Zhuzhou Insti tute of T echnology,Zhuzhou,412008China)

Abstract T here have been no calculation methods of the driving force of natur al cycle for evapor ators design.

T he concept of pow er temperatur e is proposed from many factors of complex interr elatio nship and the theoretical

calculating formula of t he driving force is established based on that basic par ameter fo r the adiabatic,equilibrium

and linear vapor izing process.T he correction calculating formula of t he effective dr iving force is g ot after deeply

analyzing the effect of disequilibr ia,nonlinear and kinetic energy loss in actual v aporizing pro cess of the boiling

chamber.T his formula of clear physics concept can lead to the ev aporator desig n of reasonable structure.On this

base,t he engineering calculating formula is given w ith the comprehensive effect coefficient K,which makes both

ex perimental r esearch and engineer ing design convenient.K considers a ser ies of effect coefficients and r elative

parameters.

Key words: Calculation;driv ing force of natural circulation;ev aporator;disequilibria process;kinetic energy

loss

蒸发器是高能耗设备,也是制糖、制盐等工业生产的关键性工艺设备.为了减缓结垢和提高效率采用的强制循环泵消耗大量的能耗.例如,制盐蒸发器的ACP11-900型循环泵160kW[1],一套蒸发装置每年的电费就高达两百多万元.因此,自然循环蒸发器推动力问题的研究对于节能具有重要意义.

对自然循环蒸发器推动力影响因素相当多,有蒸发器的结构因素、母液的物性参数、有例如蒸发压力的运行参数等等,相互影响关系非常复杂,试验研究又很费钱,至今尚无计算方法,甚至参考文献也非常少.前苏联的学者[2]在直径200mm的沸腾管中进行了大量的实验测定,在常压与真空条件下,液体名义速度v1:0.2~0.6m/s、蒸汽名义速度v2:=2~23m/s的范围,整理出一个包含重度 和速度v 的蒸汽体积比的无因次关联式=0.77[(v2 )2/(v2 )1]0.22,反映了蒸汽泡浮升的影响.通过间隙式结晶罐的半工业规模试验研究,找出了影响循环速度的关系式W0=K(f升/f降)!tCB-n.exp{-b[KP/(1-K P)]2},循环速度不仅与液层的高度有关,还与在间歇式结晶灌内煮糖时糖膏物理性质的连续变化有关,只有在与实验条件近似时才有效.因此,这些文献既不能用于设计计算推动力的大小,而且由于包含的物理意义不明确,也就不能定性货半定量地用来指导蒸发器的结构设计与开发.为此,本

收稿日期:20031210

基金项目:湖南自然科学基金资助项目(02JJY2070)

作者简介:俞秀民(1943shuaike zz@hotmai