高真空度低质量流率下蒸汽水平管内凝结特性研究

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1、博士学位论文高真空度低质量流率下蒸汽水平管内凝结特性研究CharacteristicResearchofSteamCOndensationinaHorizontaITubewithHighVacuumandLowMassFlowRate学号：11010003完成日期：2Q!垒生鱼旦DalianUniversityofTechnology论文作者签名：指导教师签名：论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：韭直主L委员1：壑塞昌委员2：筮±堕委员3：奎奎塞委员4：奎塞莶答辩日期：2014．6．81lJlllllJfPrllllllJlJllilJ

2、JlIilllIIlllllIilIJflfY2592702CharacteristicResearchofSteamCOndensatiOninaHorizon—talT—ubeAuthor’SSignature：Supervisor’Ssignature：Reviewers：ExaminingCommitteeChairman：ExaminingCommitteeMembers：DateoforaIdefense：大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，

3、本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：直墓窒廑低厦量逾奎王蓥渔丞垩篁凼缝缱挂丝丑窒作者签名：至i益日期：查壁年—鱼月—I—b日大连理工大学博士学位论文摘要随着我国经济的发展，淡水的需求量越来越大，水资源短缺日益严重。《国家“十二五”科学和技术发展规划》中要求加快海水淡化技术的发展，特别是低温多效蒸发(MED)海水淡化技术。水平管内凝结现象是低温多效蒸发海水淡化装置中的主要传热过程之一，低温多

4、效蒸发海水淡化装置中的管内凝结现象具有小传热温差、低质量流率和较严格的流动阻力要求等特点，开展对水平管内凝结的研究，探索强化传热方式，将为开发具有自主知识产权的海水淡化设备提供重要的技术依据和理论基础。水平管内凝结广泛存在于人们的生产和生活中。研究水平管内凝结传热，对提高换热器性能具有重要意义。为系统深入地研究水平管内凝结过程，本文对水平管内流型、传热系数分布和流动阻力进行了实验研究和理论分析。主要研究内容包括：(1)建立水平管内凝结流动与传热实验台，对入口质量流率O～8kg／(m2·s)、入口蒸汽饱和温度45～70℃的水平管内凝结流动与传热进行了实验研究。(2)根据对凝

5、结液流动的观测实验，分析了蒸汽流量、干度、蒸汽饱和温度对液位角的影响；对空隙率和液位角的计算模型进行了探讨，并归纳出空隙率和液位角计算的经验公式。(3)根据对水平管内凝结传热系数的实验研究，分析了分层流型对水平管内传热的影响；讨论了传热温差、蒸汽饱和温度、入口质量流率和不凝结气体含量等因素对传热过程的影响；分析了管内传热系数沿管圆周方向的分布与液位角之间的关系；探讨管内凝结传热系数沿管长方向下降的原因；并分析了凝结液侧和蒸汽侧管内传热系数的变化规律。(4)根据对水平管内流动阻力的实验研究。分析了入口质量流率、蒸汽雷诺数、蒸汽饱和温度和传热温差对管内摩擦系数的影响；讨论了蒸

6、汽与凝结液界面表面粗糙度与气液间剪切力的关系。(5)综合流型观测、传热系数和流动阻力测量结果，讨论了入口质量流率、传热温差和蒸汽饱和温度对水平管凝结传热量的影响，分析最优出口干度的变化规律。(6)本文在双极坐标系下，采用低雷诺数模型，计算了水平管内的液位高度、流动阻力和速度场分布，并分析了气相和液相的物性变化对液位高度和流动阻力的影响。关键词：水平管内蒸汽凝结；传热系数；空隙率；流动阻力；液位角高真空度低质量流率下蒸汽水平管内凝结特性研究CharacteristicResearchofSteamCondensationinaHorizontalTubewithHighVa

7、cuumandLowMassFlowRateAbstractWiththedevelopmentofeconomy，thedemandforfreshwaterhasincreased，theshortageofwaterresourceshasbecameserious．The“Tuel_ahFive-YearNationalPlanforScienceandTeclmologf’requeststoacceleratethedevelopmentofthedesalinationtechnology，especiallyl