试析新型三相循环流化床麦草浆黑液蒸发器传热及防除垢研究

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1、天津大学硕士学位论文新型三相循环流化床麦草浆黑液蒸发器传热及防除垢研究姓名：高振楠申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：李修伦20030101中文摘要在课题组对三相流流动沸腾传热研究的基础上，本文首次将三相循环流化床蒸发技术引入结垢严重的麦草浆黑液的蒸发过程中，对该技术应用于高粘度流体——麦草浆黑液蒸发的可能性进行了比较深入的研究。本文在己建成的汽一液一固三相循环流化床蒸发器实验装置上进行，文中重点讨论了液体主体流速、热通量、粒子体积分率和粒子种类对三相流流动沸腾传热系数的影响。本文对黑液垢片成分和黑液的结垢规律，以及汽液固三相循环流化床蒸发器对

2、麦草浆黑液的防、除垢效果及机理也进行了初步的分析和讨论。研究结果表明：对于麦草浆黑液系统，汽液固三相流流动沸腾传热系数比汽液两相流流动沸腾传热系数有较大程度的提高，加入庐3×3mm聚四氟乙烯粒子和加入q04mm聚甲醛粒子后的蒸发系统，传热系数分别提高了40％和30％左右。在实验研究范围内，三相流流动沸腾传热系数随热通量、黑液主体流速以及固体粒子体积分率的增加而增大。固体粒子的强化传热性能与粒子的密度、热容、导热系数、表面润湿性等物性以及粒子的尺寸、形状有关，其中粒子的表面润湿性能和密度是主要的影响因素。防、除垢方面，研究表明：系统中加入体积分率为5％

3、的西3×3mm聚四氟乙烯粒子可将黑液的结垢诱导期延长约四倍，加入惰性固体粒子后的蒸发器具有明显的防垢性能；而且，固体粒子的存在，使得已生成的垢层结构疏松，容易被清除。对已经结垢的蒸发系统加入固体粒子，发现三相流动沸腾传热系数显著回升，固体粒子有一定的除垢作用。此外，本文还结合渐进模型和表面更新机理，建立了汽液固三相流流动沸腾传热模型，计算结果表明，模型值与试验数据吻合较好。关键词：三相流黑液循环流化床碱回收强化传热防垢蒸发器AbstractInthispaper,thethree-phasecirculatingfluidizationevapora

4、tiontechnologyhasbeenappliedforthefirsttimeintheevaporationprocessofwheatstrawblack1iquortoexaminethepossibilityofapplyingthetechnologytotheevaporationofthishiighviscosityliquor．TheexperimentshavebeencarriedoutcarefullyandcomprehensivelyonailexperimentalaDparatusofVapor-liquid—

5、solidThree—phaseCirculatingFIuidizexlBedEvaporator(VTCFBE)，andtherelationshipsbetweenliquidbulkvelocity,heatflux，vohunepercentageofsolidparticle，thetypeofsolidparticleandthree—nhaseflowboilingheattransfortoefficienthavebeendiscussedrespectively．Furthermore，thefoulingphenomenono

6、ftheblackliquor,thecomponentsofthewheatstrawblackliquorfouling，andtheperformancesandmechanismsoffoulingpreventionandremovingintheVTCFBEbeingusedtoevaporatetlleblackliquorarealSOanalyzedandstudied．Theexperimentalresultsshowt11attheboilingheattransforcoomcientofvapor—liquid·solid

7、three—phaseflowishigherthanthatofvapor·liquidtwo—phaseflow,Thethree-phaseflowboilingheattransfereoefficientiSincreasedbv40％and30％timeswhensolidparticleswithintheVTCFBEarePolycrylamideandPolyformaldehyderespectively．Thethree—phaseflowboilingheattransfercoefficientincreaseswimt11

8、erisingofheatflux．1iquidbulkvelocityandvolumepercentag