探索汽-液-固三相循环流化床蒸发器强化传热及防垢研究

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1、天津大学硕士学位论文汽-液-固三相循环流化床蒸发器强化传热及防垢研究姓名：陈健生申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：李修伦1999.12.1摘要r本文首先对汽液固三相循环流化床蒸发器上升管流型进行了直观观察。【观察结果表明：固体粒子在管内的分布规律是管轴心处稀，近壁面处浓：沿管轴向上，固体粒子的运动速度及其紊乱程度增大，与壁面碰撞频率及强度增加：弹状流区域内的大汽泡因固体粒子穿过而发生破裂，系统稳定性增强；与管壁接触的固体粒子表面附有少量的汽泡，表明固体粒子为泡核沸腾提供了更多的、一一汽化核，I川在上述直观观察的基础上，本文对汽液固三相循环流化床蒸发器

2、的／，强化传热和防垢性能及其机理作了进一步的研究。f实验结果表明：汽液固三相。t流动沸腾传热系数比汽液两相流动沸腾传热系数有较大程度的提高，前者为后者的1．5～2．0倍。固体粒子的强化传热效果与其密度、热容、导热系数三者的乘积项及其表面润湿性能有关，乘积项越大，表面润湿性能越差，强化传热效，、果越好。／防垢方面，当蒸发管内没有加入固体粒子或其体积分率较小时，系统运行一段时间后蒸发管上部发生结垢且发展比较迅速。在恒热流加热的条件下，饱和盐卤的结垢曲线为线性型。当固体粒子的体积分率较大时，其防垢效果较为明显，系统运行近100小时而无结垢现象发生。最后，本文对自然

3、循环条件下的汽液固三相循环流化床蒸发器的传热特性进行了讨论和研究，初步结果表明，相对于汽液两相系统，加热功率较高和固体粒子的体积分率较大时，汽液固三相流沸腾传热系数增加60％左右，说明在自然循环条件下固体粒子仍有明显的强化传热效果。本文结合渐进模型及表面更新机理，建立了汽液固三相流动沸腾传热模型。(计算结果表明，模型计算值与实验数据吻合较好。7L-～关键词t三相流循环流化床流动沸腾强化传热防垢自然循环ABSTRACTFirst，theflowpatternsintherisingtubeofthevapor—liquid—solidthree—phaseci

4、rculatingfluidizedbedarestudiedinthisPar'er．Theobservationresults’showthatparticlesaresparsenearthemiddleofthetubeanddensenearthewall．Alongthetube，themovingvelocityandturbulencedegreeoftheparticlesaugmentandthebumpingfrequencywitllthewallsurfaceboostsup．Becauseoftheperforationofpar

5、ticles，thebigbubbleswithintheareaoftheslugflowbreakandSOthestabilityofthesystemswellsgreatly．Therearesomebubblesattachingonthesurfaceoftheparticles．TIliSindicatesthattheparticlesprovidemorevaporizationnucleifortheboilingheattransfer．0nthebasisofthesedirectobservationresults，theperf

6、ormancesandmechanismsofheattransforenhancementandfoulingpreventionintheVaDor—liquid．solidthree-phasecirculatingfluidizedbedarefurtherstudied．Theexperimentalresultsshowthattheboilingheattransfertoemcientofthevapor-liquid—solidthree—phaseflowiS1．5to2．0timesthatofthevapor—liquidtwo-ph

7、aseflOW．Theheattransferenhancementeffectsoftheparticlesrelatebothwiththeproductsumsofitsdensity,heatcapacityandtherlnalconductivityandwithitssurfacewettability．Thebiggertheproductsumsortheworsethesurfacewettability,thebeRertlleheattransferenhancementeffects．Astofoulingprevention，wh

8、entherearenoparticlesorthe