摘 要

水平管蒸发器与一般的竖直蒸发器相比，水平管蒸发器具有蒸发程短、蒸发效率高、蒸发过程可视、传热温差小、液膜薄、管内外相变传热、以及对介质黏度、发泡特性及结焦趋向不敏感等优点。一般用于容易产生气泡、含盐量高的液体。因此，对水平管蒸发器的喷淋配水系统进行高流速，高阻力状态下的配水设计，在延长喷淋管长度的基础上，力求获得较为均匀的配水效果以及允许的安装误差等方面的研究有着重要的意义。

为了深入了解水平管蒸发器喷淋系统液体分布器的布液机理，本文采用理论分析以及数值模拟对水平管蒸发器配水系统进行研究。研究内容和结论如下：

（1）介绍了水平管降膜蒸发器配水的原理、结构以及已有的水平管式蒸发器配水系统的相关技术的研究成果总结归纳，设计了一种布液量较均匀且结构简单的液体分布器。

（2）介绍了水平管蒸发器数值模拟的基本理论和方法，利用fluent求解器对喷淋装置单元体进行造型，使用CFX模块CFD求解器对布水管进行网格划分，并在开孔处进行inflation边界层细化网格。设置边界条件，时间步长以和收敛精度。

（3）在原有的水平管蒸发器基础上，对配水系统的相关结构，管板开孔，配水管等重新设计。

关键词：水平管蒸发器 液体分布器 数值模拟 喷淋配水

The horizontal tube evaporator spray water distribution

system hydraulic design

Abstract

The horizontal tube evaporator compared with the general vertical falling film evaporator, The horizontal tube evaporator has a short evaporative process, The evaporation process is visible and the evaporation efficiency is high, the heat transfer temperature is different from small, the liquid is thin.Therefore, the horizontal pipe evaporator spray water distribution system for high flow rate, high resistance under the water distribution design, in extending the length of the spray pipe on the basis of trying to get a more uniform distribution of water and the installation of the error and other aspects of the study Has important significance.

In order to understand the mechanism and heat transfer characteristics of the liquid distributor of the horizontal tube evaporator sprinkler system, this paper uses theoretical analysis and numerical simulation to study the water distribution system of the horizontal tube evaporator. The research contents and conclusions are as follows:

(1) This paper introduces the structure of horizontal pipe falling film evaporator, and summarizes the research results of the related technology of the existing horizontal tube evaporator water distribution system, and designs a liquid with a relatively uniform amount of liquid and simple structure Distributor.

(2) The basic theory and method of numerical simulation of horizontal tube evaporator are introduced. The evaporation element body is modeled by fluent. The CFD method is used to divide the horizontal pipe and the inflation boundary layer is used to refine the mesh. Set the boundary condition, time step and convergence accuracy.

(3) On the basis of the original horizontal tube evaporator, the water distribution system related structure, tube plate openings, water pipes and other redesign.

Keywords: horizontal;tube evaporator;liquid distributor; numerical Simulation;spray water distribution

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1 课题来源 1

1.1.2 水平管蒸发器配水原理 1

1.1.3 课题内容 3

1.2 研究现状及文选综述 4

1.2.1 水平管式蒸发器喷淋系统分布器的设计 4

1.2.2蒸发器传热性能的研究 7

1.3 课题主要内容 7

第二章 水平管蒸发器配水系统的设计与计算 8

2.1 液体分布装置的结构设计 8

2.1.1 液体分布装置的选择 8

2.1.2 开孔方式 9

2.1.3 连接方式 9

2.2 排管式液体分布装置理论分析 10

2.2.1液体在布水管内流体力学分析 10

2.2.2 动量摩擦修正系数K 12

2.2.3 孔口的阻力系数 12

2.2.4排管式分布器的均布条件 12

2.3 排管式液体分布装置设计计算 13

2.3.1 初步设计 13

2.3.2 结果核算 15

2.4 排管式液体分布器的结构设计 15

2.4.1 材料的选择 15

2.4.2 除沫器 16

2.4.3 排管分布器支承装置 16

2.4.4 U形槽结构的设计 16

2.5 本章小结 16

第三章 布液管流体的模型建立与数值分析 17

3.1 理论模型的建立及假设 17

3.2 布液管的数值模拟 17

3.2.1 物理模型 17

3.2.2 布水管网格划分及边界条件 18

3.2.3物性参数 19

3.2.4 时间步长 19

3.2.5 数值计算方法 20

3.3 模拟结果与分析 20

3.3.1 布水管的管孔位置对出口流速的影响 20

3.3.1 流体流经喷淋管过程中对压力变化的影响 22

3.3.2 流体流经布水管速度矢量图 24

3.4 本章小结 25

第四章 结论与展望 26

4.1 结论 26

4.2 展望 26

参考文献 26

致 谢 29

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 课题来源

在当今社会上，人类面临着各种各样的能源危机，人类可持续发展的问题任然是首要问题，因此，设计出一种能够高效利用资源的装置已经成为了当下的热门话题了。对于水资源的利用亦是如此，高效的蒸发设备对于解决水资源问题有着重要的意义，为此，人们开始研究蒸发器，并设计出多种类型的蒸发器用于解决这个问题，蒸发器在受到液体界面剪切力和重力双重的作用下条件下，呈液膜的状况向下流动然后经过蒸发管的加热蒸发的过程^[1]。降膜蒸发器具有很多的优点，首先液体与蒸发管管壁面接触的时间比较短，其次是液体与管壁间热通量较大，以及液体压降小，持液量多等特点。因此，充分利用这些优势可以在化学工艺，医学药品，金属冶金以及海水淡化等产业生产中得到了有效的应用。

降膜蒸发器大概可以分为三种类型有竖直管式蒸发器，水平管式蒸发器以及板式蒸发器等几种^[2]。对于水平管式蒸发器来说，蒸发热敏性介质或含盐量高的介质时，该蒸发器有着天然缺陷。所以，针对水平管式蒸发器的喷淋喷水系统重新设计了新的配水系统。

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