带吸液芯的真空水平管内蒸汽凝结与传热实验研究

论文摘要

真空水平管内蒸汽凝结的研究对设计低温多效海水淡化传热设备具有重要意义,而管内蒸汽凝结传热主要受汽液两相分布的影响。本文建立了真空水平管内蒸汽凝结压降与传热实验台,通过实验测量了光滑管条件下质量流率为3.0-7.0kg/（m2·s）、传热温差为3°C-7°C、温度为50°C-70°C饱和蒸汽在内径为27mm的铝黄铜管内凝结时的流动阻力与传热性能。结果表明:管内凝结流型为分层流;总压降随质量流率和质量含气率的增大而增大,随饱和温度的升高而增大;传热温差对总压降的影响很小;受压降影响的饱和温度下降值随质量含气率的增大而增大;将实验数据与本课题组提出的计算蒸汽管内凝结总压降的关联式进行对比,发现该关联式在预测实验数据时的误差在±20%;当质量含气率为0.7-0.6时,蒸汽的平均传热系数处于峰值,随后随质量含气率的降低而降低;饱和温度越高时,蒸汽管内凝结的平均传热系数越高;分层流的传热区包括了管顶膜状凝结区与管底对流凝结区,分界角度与润湿角大致相同,膜状凝结区局部传热系数明显高于对流凝结区的局部传热系数;将实验数据与本课题组提出的局部传热系数关联式进行对比发现管顶膜状凝结区的计算误差范围为+40%—-15%,管底积液传热区的计算误差在±40%以内。已有的强化传热技术表明,金属丝网的毛细作用可以改变管内凝结液液位,提高冷凝传热特性。针对这一现象,本实验选取了100目不锈钢丝网制成外径为12mm,长为2000mm的吸液芯,并插入了实验管中。通过测量发现,由于金属丝网的表面张力作用,当蒸汽质量含气率低于0.5时,插入吸液芯后的润湿角将高于光滑管润湿角;插入吸液芯后,总压降升高,平均传热系数降低;实验工况下的强化传热影响因子PEC的范围始终低于1。对于本实验所选的不锈钢丝网毛细作用较弱,并未强化传热。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 课题研究背景与意义
•   1.2 水平管内气液两相流动与凝结传热研究现状
•     1.2.1 水平管内气液两相流型研究现状
•     1.2.2 水平管内气液两相空隙率研究现状
•     1.2.3 水平管内气液两相流动压降研究现状
•     1.2.4 水平管内气液两相流动传热研究现状
•   1.3 强化传热及吸液芯在水平管内气液两相凝结流动的研究现状
• 2 实验系统
•   2.1 实验系统
•   2.2 实验测量方法
•   2.3 数据处理
•   2.4 误差分析
• 3 真空水平管内气液两相流凝结传热过程实验研究
•   3.1 润湿角与蒸汽流速实验结果
•     3.1.1 润湿角实验结果
•     3.1.2 蒸汽真实流速计算结果
•     3.1.3 质量流率与传热管长对应关系
•   3.2 总压降实验结果分析
•     3.2.1 蒸汽质量流率和质量含气率对总压降的影响
•     3.2.2 动量变化压降与摩擦压降分量
•     3.2.3 蒸汽饱和温度对总压降的影响
•     3.2.4 传热温差对总压降的影响
•     3.2.5 凝结压降对蒸汽温度的影响
•     3.2.6 与Wang的经验公式对比
•   3.3 平均传热系数实验结果
•   3.4 局部传热系数实验结果
• 4 带吸液芯的真空水平管内蒸汽凝结传热研究
•   4.1 理论分析与实验现象
•   4.2 润湿角分布规律
•   4.3 总压降实验结果
•   4.4 平均传热系数与局部传热系数实验结果
•   4.5 强化传热影响因子PEC
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 钟子豪

导师: 沈胜强

关键词: 凝结传热,分层流动,吸液芯,强化传热

来源: 大连理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 海洋学

单位: 大连理工大学

基金: 国家科技支撑计划项目(2014BAB09B00),国家自然科学基金重点项目(51336001)

分类号: P747

DOI: 10.26991/d.cnki.gdllu.2019.001096

总页数: 77

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