试析微波加热管内降膜蒸发过程的传热研究

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1、四川大学硕士学位论文微波加热管内降膜蒸发过程的传热研究姓名：卿培亮申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：夏素兰20060501四川大学硕士学位论文微波加热管内降膜蒸发过程的传热研究专业化学工艺研究生卿培亮指导教师夏素兰教授在微波电磁场作用下，液相中极性分子以极高频率进行取向排列运动造成的振动与碰撞摩擦，使之电能直接转化为介质内的热能而产生的各种效应己在物理、化学、生物等学科的基础研究和应用技术开发中表现出十分广阔的前景。本文将微波与工业生产中已广泛采用的管内液相降膜蒸发相结合，使之不仅具有传热效率高、传热温差损失小、无静压头引起的沸点升高及物料

2、停留时间短等降膜蒸发的显著特点，且对粘稠、易结垢的液体，微波的穿透性带来的流体内部同步加热可有效改善传统经壁面传热时对流给热系数小、易结垢等问题。因此，本课题微波加热管内降膜蒸发过程的传热研究具有重要的理论基础和实际应用意义。本文对微波场下管内降膜过程中的传热过程进行了初步的理论分析和实验探讨。从传热微分方程入手，推导了微波加热时管内流体层流流动的温度分布式；借鉴微波研究理论，导出了以水为工作介质的液膜吸收微波的功率计算式。采用经改造的WP700(MS．2004T)微波炉作为微波发生器，建立了微波加热降膜蒸发实验装置。本文通过实验，对介质吸收微波功

3、率计算式进行了验证，以水为工作介质的实验数据与所导出的功率计算均表明，液膜吸收微波的功率与液膜的温度有关，随着温度的升高，吸收功率呈下降趋势，与液膜的介电系数随温度变化的规律一致。通过实验考察了相变与非相变过程、不同真空度、四川大学硕士学位论文不同降膜流量以及降膜膜厚等因素与液体吸收微波功率或蒸发量的关系。实验结果初步表明：蒸发相变为主的加热过程中液体吸收的微波能量随流量的增大而增加，主要因为液体吸收的微波能量主要用于相变热，而温度变化不明显，不存在温度升高对微波吸收的抑制作用；在一定的真空度下，随流体流量的增加或膜厚的增加，液体吸收微波微波功率增

4、加，蒸发量增加；还通过实验对比考察了水在同等条件下降膜加热和容器加热的性能，结果表明降膜方式较容器更有利于对微波的吸收。本文对微波作用下的降膜蒸发建立了气一液两相流的VOF模型，并运用CFD方法对其进行了数值模拟，得到了微波加热时液膜体积分率在流场中的分布。模拟结果显示，在微波能量作用下，气一液相界面的范围相比与纯粹降膜时有所变宽。本文通过分析和实验对微波加热管内降膜过程的基本规律进行了初步探讨，所得结果为进一步的研究提供了一定的基础。关键词微波降膜蒸发传热数值模拟Ⅱ四川大学硕士学位论文InvestigationonHeatTransferofFa

5、llingFilmEvaporationbyMicrowaveHeatingMajor：ChemicalTechnologyGraduatestudent：QingPeiliangSupervisor：Prof．XiaSulanThetropismofpolarmoleculeinliquidwithhighfrequencyresultsinoscillation，collisionandfrictionamongmolecules，accompaniedbyatransformationfromelectromagneticenergyinto

6、thermalenergyinmediumdirectly．Correspondedvariousfunctionshaveputupaquiteexpansiveforegroundinthebasicresearchesandtechnicalexploitationonphysics，chemistryandbiologyetc．．Inthisinvestigationmicrowaveandfallingfilmevaporationarecoupled．Theadvantageofhighheattransferefficiency,lo

7、wtemperaturedifference，arisingofboilingpointwithoutstaticpressurelOSS．andshotresidencetimeiSdemonstrated．Moreover,innerisochronousbodyheatingCanimproveheattransfereffectivelyincaseofhighviscosityfluidflowedalongatraditionalwall．Therefore，thepresentinvestigationOntheheattransfe

8、roffaUingfilmevaporationmicrowaveheaingisnecessaryandmeaningf