降膜蒸发器清洗机构设计与强化传热性能研究

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1、学校代码10530学号201510161688分类号TQ115密级公开硕士学位论文降膜蒸发器清洗机构设计与强化传热性能研究学位申请人陈康指导教师彭德其教授学院名称机械工程学院学科专业动力工程及工程热物理研究方向过程强化与节能环保二○一八年六月八日StudyonCleaningMechanismDesignandEnhancedHeatTransferPerformanceofFallingFilmEvaporatorCandidateChenKangSupervisorProf.PengDeqiCollegeCollegeofMechanicalEngineeringProgramPowe

2、rEngineeringandEngineeringThermalPhysicsSpecializationTechnologyofHighEfficientEnergySavingandEnvironmentProtectionDegreeMasterUniversityXiangtanUniversityDateJune2018湘潭大学硕士学位论文摘要降膜蒸发具有高传热系数、小传热温差等优点，被广泛应用于化工、能源等领域。但蒸发管内普遍存在的污垢问题，直接降低了降膜蒸发器的换热效率，基于此，本文提出一种管内在线清洗机构。采用模拟和实验相结合的方法，开展了降膜蒸发管的在线除防垢及强化传热

3、问题研究。论文主要研究内容以下：（1）针对降膜蒸发的结垢问题，对国内外除防垢及强化传热技术研究现状进行调研，并提出一种包括新型布膜器、管内插清洗螺旋等构件的管内在线清洗机构，可解决降膜蒸发过程中的干壁、管壁结垢及布膜器堵塞等问题。（2）采用数值模拟方法研究了新型布膜器结构参数对液膜流动及均匀性的影响，以及液膜厚度、速度随管长变化关系，可为新型动态布膜器设计提供参考依据。（3）搭建了单管降膜蒸发传热实验平台，首先从当量推动力角度分析冷热模状态下机构往复运动的可行性。其次分析了管内插清洗螺旋及耦合弹簧对降膜蒸发传热系数的影响规律，得出较优组合工况。最后分析清洗机构在不同工艺参数下的传热性能，为

4、降膜蒸发管内除防垢及强化传热提供应用基础。传热实验研究结果发现：此套实验装置应用于降膜蒸发浓缩领域具有很高的可行性及技术优势。在螺旋外径30mm、螺距45mm、丝径1.8mm、往复行程100mm时，设备2稳定运行时综合换热性能最为理想，其传热系数可高达1543.67W/(m·K)，相比于空管传热系数提高117.32%。并在实验条件范围内，建立了降膜蒸发传热系数理论关联式。关键词：降膜蒸发；布膜器；清洗机构；强化传热I湘潭大学硕士学位论文AbstractFallingfilmevaporationhasbeenwidelyusedinchemical,energyandotherfields

5、whichhasmanyadvantages,suchashighheattransfercoefficient,smalltemperaturedifferenceandsoon.However,thefoulingprobleminevaporationtubesdirectlyreducestheheattransferefficiencyoffallingfilmevaporators.Basedonthis,thispaperproposesantube-insertedonlinecleaningmechanism.Theproblemofonlinefoulingpreven

6、tionandheattransferenhancementoffallingfilmevaporatorhasbeenstudiedbythemeansofsimulationandexperiment.Themaincontentsofthepaperareasfollows:I.Inviewofthescalingproblemoffallingfilmevaporator,theresearchstatusonanti-scalingandheattransferenhancementtechnologyathomeandabroadhasbeeninvestigated.Anon

7、linecleaningmechanismincludinganewfilmdistributor,tube-insertedcleaningspiralandothercomponentshasbeenproposedtosolvetheproblemofdrywall,tubewallscalingandcloggingoffilmdistributorintheprocessoffallingfilmevapora