[發明專利]一種用于測試降膜蒸發器預熱和蒸發傳熱性能的方法

有效

• 申請號: 201910168506.6
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109975046B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 黃闊
• 申請（專利權）人: 廣州能源檢測研究院
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;B01D1/22
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明屬于化工技術領域。本發明公開了一種用于測試降膜蒸發器預熱和蒸發傳熱性能的方法，其包括，向降膜蒸發器中通入熱源，將測試流體以沸點溫度通入到降膜蒸發器中進行蒸發傳熱性能測試，測試并記錄數據；通過降膜蒸發傳熱分析，獲得液膜平均雷諾數與降膜蒸發傳熱系數的關系；再次將測試流體以常溫通入到降膜蒸發器中進行傳熱性能測試，測試并記錄數據；通過熱量平衡分析，區分降膜預熱階段長度與降膜蒸發階段長度；通過降膜預熱傳熱與降膜蒸發傳熱分析，計算降膜蒸發器預熱液膜無因次傳熱系數和蒸發液膜無因次傳熱系數。本發明通過分離降膜流動過程中的降膜預熱階段和降膜蒸發階段，準確測量降膜蒸發器預熱傳熱性能和蒸發傳熱性能。

技術領域

本發明涉及化工技術領域，尤其是涉及一種用于測試降膜蒸發器預熱和蒸發傳熱性能的方法。

背景技術

立式降膜蒸發器作為工業上主要的蒸發設備，廣泛應用于海水淡化、食品加工、化工、造紙、污水處理等領域。其主要包括上筒體、蒸發原液進口、傳熱管、上管板、殼體、加熱熱源進口、熱源出口、下管板。蒸發原液從進口流入到上筒體內，當上筒體內的蒸發原液的液位上升到降膜管的上管口時，就會從上管口向管內進行布膜，降液膜在重力、界面剪切力等作用下沿豎直壁面以薄膜的形式向下流動。液膜在向下流動的過程中受到殼體內熱源加熱，其液膜溫度升高達到沸點，所產生的二次蒸汽從液膜表面脫離進入降膜管的中心，并帶動降膜管內壁液膜一起向下流動，濃縮原液和二次蒸汽一道從降膜管的下口流出。降膜蒸發器應用量大面廣，由于流體在降膜蒸發器內以預熱狀態單相流動及蒸發狀態兩相流動時，傳熱系數相差較大，因此，精確測試降膜蒸發器預熱傳熱性能(單相對流傳熱)和蒸發傳熱性能(相變對流傳熱)對于工程設計、工業應用及技術升級具有重要的現實意義。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種用于測試降膜蒸發器預熱和蒸發傳熱性能的方法，通過分離降膜流動過程中的降膜預熱階段和降膜蒸發階段，準確測量降膜蒸發器預熱傳熱性能和蒸發傳熱性能。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種用于測試降膜蒸發器預熱和蒸發傳熱性能的方法，包括以下步驟：

首先向降膜蒸發器殼體中通入熱源，將測試流體以沸點溫度通入到降膜蒸發器傳熱管中對降膜蒸發器進行蒸發傳熱性能測試；測試并記錄流體進入降膜蒸發器的溫度、流體流出降膜蒸發器的溫度、熱源的溫度、流體在降膜蒸發器中蒸發的質量和測試時間等測試數據，測量計算降膜蒸發器傳熱管的長度、外徑、內徑及外表面積等降膜蒸發器尺寸數據。

通過降膜蒸發傳熱分析，可以獲得液膜平均雷諾數與降膜蒸發傳熱系數的關系。

再次向降膜蒸發器殼體中通入熱源，將測試流體以常溫通入降膜蒸發器傳熱管中降膜蒸發器進行傳熱性能測試，測試并記錄測試流體進入降膜蒸發器的溫度、流體流出降膜蒸發器的溫度、熱源的溫度、流體在降膜蒸發器中蒸發的質量和測試時間。

當流體以常溫狀態進入傳熱管內時，流體流動過程分為降膜預熱和降膜蒸發兩個階段；根據降膜蒸發階段液膜平均雷諾數及開始降膜蒸發實驗所獲得的液膜平均雷諾數與降膜蒸發傳熱系數的關系，通過線性插值的方法，獲得蒸發階段液膜平均雷諾數所對應的降膜蒸發傳熱系數；然后根據熱量平衡分析，將降膜預熱階段長度和降膜蒸發階段長度預以區分。通過降膜預熱傳熱與蒸發傳熱分析，利用公式計算降膜蒸發器預熱液膜無因次傳熱系數Nu₁，利用公式計算降膜蒸發器蒸發液膜無因次傳熱系數Nu₂。

不同流量下多次測試并采用最小二乘法對獲得的降膜蒸發器預熱液膜無因次傳熱系數和蒸發液膜無因次傳熱系數進行數據擬合，得到降膜蒸發器預熱傳熱和蒸發傳熱關聯式。

作為優選，熱源為不小于100℃的飽和水蒸氣，所述測試流體的溫度不大于100℃。