PDF《空气 一水 鼓泡流动的阻力 与 蒸发 传 热特 性》

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0 0 4年11月 第27卷第

1 1期重庆大学学报(自 然科学版)JournalofChongqingUniversity(NaturalScienceEdition)No v .

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0 4 空气 一水鼓泡流 动 的阻力 与蒸发传 热特性 崔文智,陈清华,李隆键,周琳莉(1.重庆大学 动力工程学院, 重庆

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2 . 后勤工程学院 军事供 油工程 系, 重庆

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4 2 ) 摘要:实验研 究 了一种新的适 用于蒸发冷却过程 的鼓 泡装置 的 阻力与传 热特性 . 实验 中将 换热盘管浸没于空气 一水的鼓泡层 中, 空气 一 水两相流通过盘管的表面.这种换热方式可以极大的提 高换 热管与 空气之 间的换热 系数 , 降低 水泵功 率的消耗 , 而且对 气流速度 的要 求低 于空冷式冷凝器 .文 中给 出了空气 穿过 空气 一水鼓泡层的压 降以及盘 管与冷却水之 间换 热的 实验数 据,该结果显 示影响压 降及 换热系数 的 因素 包括 多孔板的几何尺 寸, 鼓泡层的 高度 , 空塔 速度及热流 密度 .换 热盘管与冷却水之 间 的换 热 系数 比管 外降膜冷却的换热 系数 大 2倍 多. 关键 词:空气 一水鼓 泡流动 ;

冷却 ;

流动 阻力 ;

蒸发传 热 中图分类号 : T K

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4 文献标识码 : A 目前在工业应用中主要使用 3种形式的冷凝器 , 即: 空冷式 , 水冷式和蒸发式冷凝器.空冷式冷凝器的 热量传递在换热盘管和空气流之间进行.由于空气导 热系数低, 比热容小 , 空冷式冷凝器为获得较好的换热 性能就需要更高的气 流速度或更大的传热面积( 通常 采用 翅片式扩 展表面),从而导致 运 行费 用增 加 和设 备体积庞大.水冷式冷凝器的换热系数高于空冷式冷 凝器.但这种形式的换热器为了降低用水量, 需要水 泵进行冷却水的循环 , 并通过冷却塔将水温降低 , 同时 还应对冷却水进行化学处理以减少换热表面的结垢. 蒸发式冷凝器被广泛用于强化换热和提高冷却系 统的性能.蒸发式冷凝器的一般设计是将水喷淋到冷 凝器 的换 热盘管表 面,同时空 气在 其 中逆 向流动 .热 量通过管壁的导热从管道 的内表面传到外表面 , 然后 被管壁上 的喷淋水 吸收 , 水再 蒸 发进 入空气 流 中完成 冷却过程.未蒸发的水流到冷凝器底部 的水盘中, 由 水泵将其循环送至喷淋装置中.这种冷却方式简化了 水冷式冷凝器的冷却水循环系统以及水的化学处理过 程.同时, 空冷式冷凝器要求 的高气流速度在此也可 以得到明显的降低.因此 , 目前在化工、 食品、 饮料 、 啤 酒等行业中越来越多的采用蒸发式冷凝器. 大多数情况下 , 蒸发式冷凝器换热盘管表面的液 膜成了蒸发式冷却过程的主要热阻.因此寻求有效降 低液膜对流热 阻的方法 , 可 以明显强化 蒸 发冷凝 传热 过程 . 笔者设计 了一种 新颖 、 独特的空气 一水鼓 泡 流动 换热装置 , 通过实验研究 了鼓泡流动的压降和冷却水 与换热盘管之间的传热特性 , 探索其在蒸发式冷却过 程 中的应用前景 . 鼓泡流可见于很 多技术 及工 业过 程中,例如污水 的净化, 浮选设备, 鼓泡塔反应器等¨ .

4 】 .水科和官 下对于将 空气 一水鼓 泡 流作 为气 一液接 触式 换热 器在蒸发冷却中的应用进行了研究.由于气泡在水层 中的上升引起扰动, 这使得鼓泡层的传热传质过程得 到极大的强化.他们的实验数据显示冷却水与换热管 之间的传热系数比水平管上的降膜冷却传热系数大很 多.普通设计 的水平管上的降膜流动换热系数约为