新型双管程多室蒸发器的性能研究

论文摘要

蒸发是化工、制药、冶金及水处理等行业中重要的生产环节,也是能耗较大的单元操作,因此,开发新型蒸发设备、提高设备传热系数是节能降耗的有效措施之一。对于粘度随浓度变化较大的物料,在目前的工业蒸发操作中普遍存在传热系数低的问题,对此,河北工业大学张少峰等提出了一种新型多室双管程蒸发器。为了便于研究多室双管程蒸发器的操作和传热特性,本文将一个分离室利用隔离板分割成为两个分室,各分室分别采用串联双管程加热室操作的模式,以此构建了双室双管程蒸发器,并搭建了热模实验装置。通过配制不同比例的甘油-水溶液,在较宽的粘度范围内,对新型蒸发器的操作与传热性能进行了热态实验研究,详细考察了热通量及物料粘度等条件对双室双管程蒸发器性能的影响,并与传统单室单管程、双室单管程自然循环蒸发器进行了对比。结果表明,双室双管程蒸发器可以在较宽的粘度范围内实现稳定运行;平均传热系数随加热室热通量的增加而增加,随物料粘度的增加而降低;两个分室的传热系数随加热管1和加热管4热通量的增加而增大,分室传热系数的差值随加热管2和加热管3热通量的增加而增大;在相同热通量的情况下,平均传热系数按照单室单管程、双室单管程、双室双管程流程的顺序依次增高,在本实验所涉及的蒸发物料粘度范围内,双室双管程流程的平均传热系数较单室单管程流程提高15%～20%;通过对实验数据的回归分析,建立了双室双管程蒸发器平均传热系数的经验关联式,平均相对误差在18%以内。在本课题实验条件下,讨论了出料浓度与时间的关系,结果表明相比于单室操作,双室蒸发操作可以有效缩短蒸发时间,提高生产效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1-1 研究背景及课题的意义
• 1-2 综述
• 1-2-1 蒸发特点和分类
• 1-2-2 自然循环蒸发器介绍
• 1-2-3 沸腾传热
• 1-2-4 传热推动力
• 1-2-5 强化传热
• 1-2-6 多室蒸发设备
• 1-2-7 双管程蒸发加热
• 1-3 工作内容
• 第二章 实验设计
• 2-1 实验装置和流程
• 2-1-1 实验流程图
• 2-1-2 实验装置实图
• 2-1-3 实验流程介绍
• 2-2 主要装置介绍
• 2-2-1 分离室
• 2-2-2 加热管
• 2-2-3 电加热系统
• 2-2-4 冷凝系统
• 2-3 温度测量
• 2-3-1 温度测量系统
• 2-3-2 壁温及料液主体温度
• 2-3-3 蒸汽冷凝量
• 2-4 实验参数的测定与计算
• 2-4-1 主要测量参数
• 2-4-2 实验参数的计算
• 2-5 实验内容
• 2-5-1 实验工质物性
• 2-5-2 实验现象观察
• 2-5-3 实验内容和步骤
• 2-6 本章小结
• 第三章 多室蒸发理论计算
• 3-1 热量与物料衡算
• 3-2 隔离板设计依据
• 第四章 实验结果与分析
• 4-1 起始循环流动实验现象
• 4-2 双室传热系数分析比较
• 14 对双室传热系数的影响'>4-2-1 热通量9₁₄对双室传热系数的影响
• 23 对双室传热系数差值的影响'>4-2-2 热通量9₂₃对双室传热系数差值的影响
• 4-3 不同蒸发流程平均传热系数的比较
• 4-4 加热管2、3 热通量对平均传热系数的影响
• 4-5 粘度对平均传热系数的影响
• 4-6 平均传热系数经验关联式
• 4-7 误差分析
• 4-8 物料浓度与蒸发时间的关系
• 第五章 结论
• 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果