【摘 要】
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水平管外下降膜蒸发器具有传热系数高、能耗小、换热温差小等诸多突出优点,得到了越来越广泛的应用。水平管降膜传热过程中,管间流体的下落运动与管面液膜的流动相互影响,共同决定了管外液膜的传热效果。因此对水平管间流体下落运动特性和管面液膜速度分布特性进行实验分析,将有助于认识管外液膜流动与传热相互关系,发展具有更高换热效率、更低运动成本的降膜传热技术。本文设计并搭建了水平管外下降液膜流动实验台,利用激光多
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（52076027）； 中央高校基本科研业务费（DUT19LAB19）； 国家自然科学基金重点项目（51936002）；
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水平管外下降膜蒸发器具有传热系数高、能耗小、换热温差小等诸多突出优点,得到了越来越广泛的应用。水平管降膜传热过程中,管间流体的下落运动与管面液膜的流动相互影响,共同决定了管外液膜的传热效果。因此对水平管间流体下落运动特性和管面液膜速度分布特性进行实验分析,将有助于认识管外液膜流动与传热相互关系,发展具有更高换热效率、更低运动成本的降膜传热技术。本文设计并搭建了水平管外下降液膜流动实验台,利用激光多普勒测速仪测量水平管外液膜的切向和轴向流速,得到多工况下的液膜速度分布规律。还测量了不同工况下水平管间流体的下落速度,得到了管间流体的流动特性,发现了管间降膜流动的速度滞止现象。实验结果显示,管外液膜的切向速度和轴向速度均随着雷诺数、管间距增大而增大,随着管径的增大而减小。帘状流时,沿周向角液膜的切向速度在0?-90?和120?-180?内减小,在90?-120?内增加,切向速度在0?时最大,在180?时最小,数值上接近于0。柱状流时,液膜的切向速度沿着周向角的分布规律较为复杂,当无量纲轴向距离L*?0.3时,液膜切向速度分布规律与帘状流时相同;当0.3<L*?1时,液膜切向速度在0?-30?和90?-120?内减小,在30?-90?和120?-180?内增加。在轴线方向上,液膜切向速度随着距离的增加而下降,并且其下降幅度随着周向角的增大而减小。相同流态下,液膜轴向速度随着雷诺数的增大而增大;不同流态中柱-帘状流时轴向速度最大。帘状流时,沿轴线方向液膜轴向速度呈现出一定的周期性变化规律,液膜轴向速度的波动幅度也随着Re的增大也增大。柱状流时,液膜轴向速度在液柱撞击区内最大,向两侧对称减小,在两根相邻液柱中间位置达到最小值。在水平管之间流体下降速度特性的研究中发现,柱状流和帘状流时管间流体下降速度均先增大后迅速减小,以取得速度最大值时的测点位置与下方水平管垂直距离定义了滞止影响区高度Hs,发现滞止影响区高度Hs随着雷诺数的增大而增大。管间流型对滞止效应有较大的影响,相同流态下,喷淋高度H越大滞止影响越明显。同时发现柱状流时,液柱内部的流动较为复杂,同一液柱内水平方向的速度随着位置的变化而改变。
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