MVR硫酸钠结晶系统中宽通道板式换热器的堵塞特性与传热流动特性耦合分析

第29卷，总第170期2011年11月，第6期《节能技术》ENERGYCONSERVATIONTECHN0L0GYVo1．29．Sum．No．170Nov．2011，No．6MVR硫酸钠结晶系统中宽通道板式换热器的堵塞特性与传热流动特性耦合分析姚君磊，韩东，叶莉，顾昂(南京航空航天大学能源与动力学院，江苏南京210016)摘要：MVR系统中WPHE蒸发结晶过程中液固两相流常涉及堵塞影响流动传热的现象本文以MVR硫酸钠结晶系统中WPHE为研究对象，在对不同流速且未堵塞条件下的传热流动特性进行实验分析并验证。然后对影响堵塞与传热流动特性的关键参数：如硫酸钠溶液浓度、晶浆液固比、板间距和流速等影响进行分析。研究结果表明：随着液固两相流中固相体积分数的增加，总传热系数呈现下降趋势，下降幅度较小，在硫酸钠晶浆板间流速7m／h，固相体积分数比10％的X-况下，板片角孔处出现了颗粒黏结导致的堵塞问题。随着硫酸钠溶液浓度的升高，总传热系数呈现上升趋势，上升幅度较小。在相同雷诺数下，当板间距增加2mm时，WPHE的换热率降低9％左右。关键词：宽通道板式换热器；液固两相流；蒸发结晶；晶浆液固比中图分类号：TQ051．6文献标识码：A文章编号：1002—6339(2011)06—0510—05TheBlockingAndHeatTransfer——FlowCharacteristicsCouplingAnalysisInPlateHeatExchangerForMVRSodiumSulfateCrystallizati0nSystemYAOJun—lei，HANDong，YELi，GUAng(CollegeofEnergyandPowerEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Inthepresentstudy，theliquid—solidtwophaseflowcharacteristicsinsideawidegapplateheatexchangerareexperimentallyinvestigated．Flowandheattransfermechanismareanalyzedatdiffer—entconcentrationofsodiumsulfatesolution，circulation，solid—to—liquidratioandplatespacingthroughcomparingtheresultsbetweenASPENHTFSnumericalsimulationandexperimentalstudy．Basedontheresearchdata，heattransfereficiencyofthewidegapplateheatexchangergetworsewiththesolidliquidratiogettinghigher．Thecloggingcasuedbyparticle—cementationocouredatthecorneroftheplates，undertheworkingconditions：thecirculatingvelocityofworkingfluidbeingheated7m·handthesolidliq—uidratio10％．Heattransfereficiencyofthewidegapplateheatexchangergetbetterwithconcentrationofsodiumsulfatesolutiongettinghigher．AtthesameofReynoldsnumber，heattransfereficiencyofthe收稿日期2011—08—26修订稿日期2011—10—24基金项目：江苏省科技支撑计划重点项目(BE2010192)作者简介：姚君磊(1986一)，男，硕士研究生·5l0·widegapplateheatexchangergettingworse10％withplatespacinggettinghigher2mm．Keywords：widegapplateheatexchanger；liquid—solidtwophasenow；crystal1ization；s0lid—to—liquidratio0引言1实验部分化工、制药、食品加工等行业生产中常涉及到换热器液固两相流动与换热。管式换热器是目前用于以上行业液固两相流换热的关键技术设备，但宽通道板式换热器(widegapplateheatexchanger，简称WPHE)结构简单紧凑、换热系数高，容易清洗，耗材少，适用于颗粒较大