传热管外液膜状态及其影响传热的模拟与试验

根据液体薄膜流理论发展起来的水平管外降膜蒸发器已成功应用于海水淡化行业，海水通过布水器均匀地淋洒于水平蒸发管的外壁面，形成液膜绕蒸发管圆周做降膜流动传热。影响水平管外降膜蒸发传热的因素主要有料液的液体负荷、热通量、传热温差与蒸发温度等，其中液体负荷对传热系数的影响最具争议性［1，2］。液体负荷的大小影响管外液膜状态，而液膜状态又直接影响传热，液膜较厚时液膜传热则不具备高传热、传质和动力消耗小等优点; 但当液膜薄时，管外会发生局部干壁现象，极易结垢。因此，维持薄膜适宜、流动状态稳定，使之均匀地包覆传热表面是保证液膜强化传热、传质的一个重要前提。笔者采用FLUENT 流体软件，通过UDF自定义编程建立了适用的数学物理模型，模拟了水平管外海水液膜的流动形态，并通过模拟和试验研究，分析了流动形态对水平管外降膜蒸发传热的影响，为研究液膜流动状态提供一种模拟和试验相结合的手段，为降膜蒸发器的优化提供设计参考。