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水平管外降膜的厚度测量及传热实验研究

作　者: 陈子琪
导　师: 陈良才
学　校: 华中科技大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 降膜厚度测量传热系数回归管径喷淋密度环向角水平管
分类号: TQ021.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

水平管外降膜蒸发技术是一种高效节水的技术，研究管外降膜的厚度分布和传热效率对这项技术的发展和推广具有重要意义。本文以降膜蒸发传热为背景，搭建了水平管外降膜实验台，既可进行管外降膜厚度的测量，也可进行管外降膜与管内热流体间的传热实验。采用摄像测量和数字图像处理技术，研究了8种管径(12~57mm)、5种喷淋密度(0.1~0.3kg/(m·s))条件下，水平管外9个环向角(30~150°)处水膜连续流动5秒内的水膜厚度。分析了管外液膜厚度随管径、管外喷淋密度、环向角等3个因素的变化规律。结果表明，管径越大，水膜越厚；喷淋密度越大，水膜越厚；随环向角的增大，水膜先由厚变薄，再由薄变厚。将实验数据进行回归分析得到了降膜厚度与管径、喷淋密度及环向角的关系式，回归相关系数为0.975。深入分析回归所得关系式，得到了管外水膜最薄处环向角随管径和喷淋密度的变化规律，即水膜最薄处环向角随管径的增大而增大，随喷淋密度的增大而减小。在研究降膜厚度的基础上，分别在7种管径(12~45mm)、5种喷淋密度(0.1~0.3kg/(m·s))、5种热水进口温度(50~70℃)条件下，对管内热水出口温度和喷淋水进出口温度进行了测量，并算得不同管径、不同喷淋密度及不同热水进口温度条件下的管外降膜传热系数。分析表明，管外降膜传热系数随管径的增大而减小；随喷淋密度的增大，传热系数先增大，后减小。本研究中使用的管径基本涵盖了工业换热常用的管径范围，喷淋密度基本涵盖了降膜蒸发常用的范围，研究得出的变化规律和关系式为水平管外降膜蒸发技术的应用提供了参考依据。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-19
  1.1 课题研究背景  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-17
  1.3 本文的研究内容  17-19
2 实验流程及内容  19-28
  2.1 实验装置及仪器  19-23
  2.2 实验内容  23-27
  2.3 本章小结  27-28
3 管外降膜厚度的实验结果及分析  28-59
  3.1 管外降膜厚度的波动  28-29
  3.2 管外降膜时均厚度数据  29-41
  3.3 管外水膜厚度的回归拟合  41-43
  3.4 降膜厚度随环向角的变化规律  43-48
  3.5 降膜厚度随管径的变化规律  48-54
  3.6 水膜最薄处所在环向角的变化规律  54-58
  3.7 本章小结  58-59
4 管外降膜传热系数的实验结果及分析  59-69
  4.1 降膜传热系数的实验结果  59-60
  4.2 管外液膜传热系数的变化规律  60-68
  4.3 本章小结  68-69
5 总结与展望  69-72
  5.1 全文总结  69-70
  5.2 研究展望  70-72
致谢  72-73
参考文献  73-79
附录 1 攻读硕士期间发表的论文  79-80
附录 2 水膜厚度计算值  80-82

水平管外降膜的厚度测量及传热实验研究

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