扭曲椭圆管在MVR系统降膜蒸发器上的应用研究

第44卷第9期2016年9月化学工程CHEMICALENGINEERING(CHINA)V01．44No．9Sep．2016扭曲椭圆管在MVR系统降膜蒸发器上的应用研究莫逊，朱冬生，张洁娜(中国科学院广州能源研究所，广东广州510640)摘要：传统降膜蒸发器的体积和质量过大，耗材多，实际应用效果差。文中通过理论计算与CFD数值模拟方法对比分析了扭曲椭圆管与直圆管在降膜式蒸发器中的差别，使得这2种办法相互验证了结论的可靠性。文中主要分析采用扭曲椭圆管降膜蒸发器的管侧与壳侧的传热膜系数在不同关键参数影响下优于直圆管的现象，并且剖析关键参数与传热膜系数之间的内在关系，总结了扭曲椭圆管的应用规律。结果显示扭曲椭圆管的管侧传热膜系数与壳侧传热膜系数和整体压降均优于直圆管，具有重要的工程应用价值。关键词：降膜蒸发器；扭曲椭圆管；CFD数值模拟；传热膜系数中图分类号：TK124文献标识码：A文章编号：1005-9954(2016)09-0024-05DOI：10．3969／j．issn．1005-9954．2016．09．005PracticalresearchontwistedellipticaltubeinthefallingfilmevaporatorofMVRsystemMoXun，ZHUDong-sheng，ZHANGJie-na(GuangzhouinstituteofEnergyConversion，ChineseAcademyofsciences，Guangzhou510640，GuangdongProvince，China)Abstract：Thetraditionalfallingfilmevaporatorshadexcessivevolumeandmass，whichconsumedexpensivematerialsandperformedbadlyinpracticalapplication．BythemethodoftheoreticalcalculationandCFDnumericalstimulation，thecoeficientsoftube—sideandshell—sideheattransferbetweenthetwistedellipticaltubeandplaintubeinthefallingfilmevaporatorwerecomparedandanalyzed．Thereliabilityoftheconclusionwasverifiedbytheabovemethods．Thephenomenonthatfallingfilmevaporatorwithtwistedellipticaltubeswasbetterthantheonewithplaintubeintermsoftheheattransfercoeficientsofshell—-sideandtube--sideundervariouscriticalparameterswasanalyzed．Additionally，theinternalrelationshipbetweencriticalparametersandheattransfercoeficientswasalsoconsidered．Finally，theapplicationrulesoftwistedellipticaltubesweresummarized．Theresuhsshowthatthetwistedellipticaltubearebetterthanthecircletubeontheheattransfercoeficientaswellastheoverallpressuredropoftube—sideandshell—sideheattransfer．Inall，thiskindofstructureiSvaluableintheindustrialapplication．Keywords：fallingfilmevaporation；twistedellipticaltube；CFDnumericalsimulation；heattransfercoeficient在MVR系统中的降膜蒸发器是一种换热机理非常复杂的换热器，其作用原理是：需蒸发的物料通过进料泵从降膜蒸发器顶部进入，走蒸发管内(管程)，物料通过布膜器以膜状分布到换热管内，物料在凭借引力流下管腔时被管外的蒸汽加热，达到蒸发温度后产生蒸发，物料连同二次蒸汽从管内流下以薄膜的形式蒸发。二次蒸汽被蒸汽压缩机压缩后，送入降膜加热室壳程做为加热蒸汽，这样不断重复利用低品质的蒸汽经过加压升温成高品质蒸汽，在这个过程当中只需普通少量的新鲜蒸汽，就可收稿日期：2016