论文部分内容阅读
绕管换热器冷凝换热广泛应用于高能耗领域，受到绕管换热器结构复杂、实验成本和实验误差较大等客观因素的影响，该研究仍处于起步阶段，尤其是国内针对该研究的理论基础比较薄弱。因此，本文针对绕管换热器管内及壳侧膜状凝结换热进行理论和实验研究，主要研究内容及结论如下： （1）针对绕管换热器螺旋管内纯蒸汽膜状凝结换热过程，考虑粘性力、重力、离心力对换热的影响，建立了螺旋管内纯蒸汽膜状凝结换热的分层流理论模型，通过理论分析，得到了液膜厚度和换热系数的求解方法，为绕管换热器管内膜状凝结换热的研究提供理论支持。 （2）搭建了绕管换热器管内膜状凝结换热实验台，通过实验得到了不同蒸汽流量下管内膜状凝结换热系数。把Kang的关联式计算结果、本文实验结果与上述理论模型的计算结果进行对比，结果表明：冷凝换热系数随蒸汽流量的增加而增加，且本文理论模型的计算值与实验值的相对误差在15％之内，验证了本文中提出的计算模型的准确性，可用于绕管换热器管内膜状凝结的换热计算。 （3）针对绕管换热器壳侧纯蒸汽膜状凝结换热过程，以Nusselt层流竖壁膜状凝结理论为基础，建立螺旋管外蒸汽膜状凝结换热的均相流模型，针对是否考虑离心力等换热影响因素，分别建立两种不同的数学模型，对其换热特性进行了研究，得到首层液膜厚度和对流换热系数的求解公式。考虑管束效应，基于Nusselt提出的单组份工质在管束外冷凝换热系数的计算模型，得到了绕管换热器壳侧膜状凝结换热理论计算公式，对公式进一步简化处理，可应用于大型绕管换热器壳侧换热系数计算。 （4）将Bays和McAdams的关联式计算结果、实验结果与理论模型的计算结果进行对比，结果分析表明：本文建立的两个理论模型得到的计算值与实验值的相对误差分别为7.48%（忽略离心力）、3.05%（考虑离心力），Bays和McAdams的关联式计算值与实验值的相对误差为61.3%。验证了本文提出的理论模型的正确性，该理论模型可用于蒸汽的膜状凝结换热的研究。