mvr升膜蒸发器管内流动与传热性能研究

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1、常州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部分内容

2、，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日中文摘要针对工业生产中料液的蒸发浓缩处理，采用传统的多效蒸发技术存在蒸汽消耗大、能耗高等问题，本文提出了一种新型的节能技术—机械蒸汽再压缩（MVR）技术。其中，升膜蒸发器是MVR系统的关键设备，其传热性能对整个系统的高效运行有着重要的影响。因此，为了开发适合MVR系统的蒸发器，对升膜蒸发器进行了理论研究，并采用实验和数值模拟的方法，对升膜蒸发器管内流动和

3、传热性能进行了研究，旨在提高升膜蒸发器在MVR系统中的运行性能及为升膜蒸发器在MVR工业中的应用提供借鉴和参考。以下是本文的主要研究工作与结论：（1）升膜流动和传热过程的理论研究：阐述了竖直圆管内的升膜流动和传热原理，分析了管内流体流型对升膜蒸发器传热性能的影响，认为管内流型为环状流时，升膜蒸发器能达到更高的换热系数；并且对升膜蒸发器换热形式进行了分析，认为升膜蒸发器的传热机理为核态沸腾换热和强制对流换热，为本文的实验和数值模拟研究奠定了理论基础。（2）建立了透明升膜管可视化实验平台，完成了透明升膜管的实验研究。通过对透明升膜管实验数据进行采集和整理，得到不同工作条件下管内料液流体流型

4、、管壁温度分布、管内换热系数和传热温差的变化规律。结果表明：通过电加热的方式可以实现石英管内溶液的升膜蒸发，并能观测到泡状流、块状流、弹状流、柱塞流、环状流和雾状流；当流型为环状流时，可以达到更高的管内换热系数；管内温差低于6.5℃时无法形成升膜蒸发。（3）建立了紫铜升膜管传热实验平台，完成了紫铜升膜管的实验研究。研究通过对紫铜升膜管实验数据进行采集和整理，得到不同工作条件下管壁温度分布、管内换热系数和传热温差的变化规律，并与理论计算值经行了对比。实验表明：紫铜升膜管沿轴线方向内壁温度是先急速2增大到最大值然后再逐渐减小。当热流密度为6.05kW/m，流量为80L/h时，相对应的管内换

5、热系数最大。流量为40L/h-80L/h时，流量越大相I对应的管内换热系数越大。真空度越大，紫铜升膜管的内壁温度越低。（5）建立了升膜蒸发管二维数值模型，采用VOF模型，结合蒸发冷凝相变源项，编译用户自定义函数（UDF），对升膜蒸发管进行了数值模拟研究。结果表明：根据实验数据模拟了料液在升膜蒸发管内的流动蒸发过程，与实际流型比较吻合。数值模拟结果和升膜蒸发器工作原理具有很好的一致性，可以利用数值模拟的方法对升膜蒸发器做进一步的理论研究。关键词：MVR升膜蒸发管；实验；流型；传热性能；数值模拟IIABSTRACTTherearesomeproblemswhenusingmulti-eff

6、ectevaporationtotreattheevaporationandconcentrationofsolutionduringindustrialproduction,suchaslargesteamconsumptionandhighenergyconsumption.So,anewenergysavingtechnology,MVRtechnology,wasputforward.While,theclimbingfilmevaporatoristhekeyequipmentofMVRsystem.Theheattransferperformancehasagreatinf

7、luenceontheperformanceofwholesystem.So,inordertodevelopthesuitableevaporatorfortheMVRsystem,theoreticalresearchofclimbingfilmevaporatorwascarriedout.Experimentalandnumericalsimulationmethodwasusedtostudyflowprocessandheattra