低压下浓盐水沸腾及强化传热的实验研究

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1、大连理工大学硕士学位论文低压下浓盐水沸腾及强化传热的实验研究姓名：吴静波申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：马学虎20090701大连理工大学硕士学位论文摘要在海水淡化、石油及采矿工业中，都会不可避免地遇到浓盐水或地下盐卤水难以处理的问题，直接排放将对环境及生态系统造成难以恢复的破坏，利用高效的沸腾换热可以提高水处理设备的水回收率，高效利用能源，降低淡水产品的成本，减少对环境的污染。本论文研究了浓度从0到25％的NaCl溶液在常压及低压下单管管外池沸腾传热的特性。主要考察了浓度和压力对沸腾传热系数的影响。并且考察了改性PFA涂层对低压下盐水沸腾过程的强

2、化作用，以及涂层的喷涂方式对强化效果的影响。光滑的不锈钢管外沸腾实验表明，常压下不同盐度的盐水沸腾传热系数相差不大，而低压下，传热系数随盐度的增加而增大，且增大的幅度随压力的降低而变大。纯水的沸腾传热系数随压力的升高而增大，这和传统的理论相符合；压力对盐水沸腾传热系数的影响较为复杂，盐度为3．5％的盐水与纯水相同，随着压力的升高传热系数增大，而7％和15％的盐水随着压力的升高，沸腾传热系数先减小后又增大，拐点出现在压力为60kPa左右，对于盐度为25％的盐水，沸腾传热系数随压力的升高而减小。实验中使用三种表面形态的改性PFA涂层管中，E-1表面完全被涂层覆盖

3、；E一2表面PFA涂层呈带状分布，涂层面积约占总换热面积l／2；E-3表面涂层呈点状分布，涂层面积约占总换热面积1／4；E-2和E-3加热表面对纯水的沸腾传热起到了一定的强化效果，且E-3表面在高热流密度时的强化效果好于E一2表面，但低压(13kPa)和低热流密度(2W／cm2左右)的情况下强化效果不理想。而完全被改性PFA涂层覆盖的E一1加热表面则对沸腾换热起到了抑制作用，并且在高热流密度下观察到了明显的部分膜状沸腾。使用E-3加热表面考察了改性PFA涂层在低压下对盐水沸腾换热的强化效果，对盐度为7％和25％的盐水都有一定的强化效果。但强化效果随压力的降低

4、而减小，在13kPa下除热流密度较高(大于6W／cm2)的情况外，强化效果基本消失。关键词：浓盐水；沸腾传热；低压沸腾；海水淡化低压下浓盐水沸腾及强化传热的实验研究ExperimentalResearchinBoilingHeatTransferandEnhancementofHighConcentratedBrineatLowPressureAbstractInthemultipleeffectevaporationdesalinationprocessofseawaterandbrackishwater,theoperationpressureandNa

5、Clconcentrationarethetwomostimportantfactorsforthesystemefficiencyandproductwatercost．Inthepresentwork,boilingheattransferperformanceofNaClsolutionwithconcentrationof0．25％iStestedonsmoothstainlesstubeatatmosphericpressureandlowerpressure．Theboilingheartransfercoefficientimpactedbyt

6、hesystempressureandconcentrationofNaClwasmainlyinvestigated．Theresultsshowthattheef矗ciencyofboilingheattransferincreaseswiththeNaCIconcentrationincreasingbelowatmosphericpressure．11leheattransferperformancesofpurewaterand3．5％brineincreasewiththesystempressureincreasing．However，fort

7、hebrineswith7％and15％concentrations．theheattransferperformancefirstincreasesandthendecreases．WhentheconcentrationofNaClWasraisedto25％，theheattransfercoe艏cientdecreasedwiththesystempressureincreasing．neenhancementofmodifiedPFAcoatingsonboilingheattransferwasinvestigated．砷eperformance

8、ofcoatingsformedbydifferen