液体分布装置出口流型转换实验研究.docx

文章编号 : 167128097 (2010) 0220149206DOI :10 . 3969/ j . i ssn. 167128097 . 2010 . 02 . 010液体分布装置出口流型转换实验研究何 茂 刚 3王 小 飞 ,吕凯 ,范 华 亮 ,( 西安交通大学 动力工程多相流国家重点实验室 ,陕西 西安 710049 )摘要 : 针对一种液体分布装置 ,采用可视化方法 ,对三种工质流过不同开孔规格的液体分布装置时的出口流型转换过程进行了实验研究 。研究发现液体分布装置出口流型转换与管间流型转换过程相似 ,也经历了片状 流 、柱状流 、滴状流以及它们之间的过渡流型 。发现液体分布装置的开孔孔径 、孔中心距对布液器出口流型转 换有较大影响 :相同孔中心距下 ,孔径变大使得流型转换的边界流量变小 ; 而相同孔径下 ,大孔中心距会使流型转换边界流量变大 。开孔规格对柱状流 、片状流之间的转换影响相对于其他流型的影响要大 。同时给出了液体分布装置出口流型转换的准则关联式 。关键词 : 液体分布装置 ;流型转换 ;开孔规格 ;准则关联式中图分类号 :文献标识码 : ATB657 . 5 ; O359均匀 ;由于方体的内部空间可以填充多孔栅 ,底部开孔的方体可以缓解液体流动压力 , 在水平管管 长方向布液相对均匀 。本文针对底部开孔式液体分布装置 , 采用可 视化方法 ,对水 、乙二醇及二者体积比 1 ∶1 的混 合溶液在 34 、44 ℃时流过液体分布装置出口的 流型转换过程进行了实验研究 , 通过对八种不同 开孔规格流动过程进行分析 , 得出了开孔规格对 液体分布装置出口流行转换的影响规律 。引言0水平管降膜蒸发器广泛应用于海水淡化 、化工 、石油精炼和大型制冷等行业中 ,具有传热性能 优越 、结构紧凑 、耗材少 、成本低等优点 。在水平管 降膜蒸发器中 ,液体分布装置作为关键部件 ,其作 用是让液体在水平管上均匀分布 , 从而实现持续 均匀稳定流动以保障良好的传热性能 。液体分布 装置直接影响水平管管外液体的分布和流动 。然 而液体分布装置的结构设计虽有多个专利报道 , 但其相关的研究工作 , 国内外鲜有报道[ 1 ] 。因此 , 设计出一种通用的液体分布装置并进行实验研究 对研究管外液膜流动和水平管降膜蒸发器研制具 有指导意义 。底部开孔的水箱[ 224 ] 、底部开孔的水平管[ 527 ] 、 烧结水平管[ 5 ] 和商业喷嘴[ 829 ] 是研究者采用较多 的液体分布装置形式 。在这些装置中 ,商业喷嘴主 要应用在水平管束 , 对液膜稳定性要求小的研究 中 ;底部开孔的水平管 , 构造简单 , 但是布液成膜 的波动性较大 ,在水平管管长方向布液不易达到1实验系统及装置出口流型转换实验系统主要包括液体分布装置 、水循环系统和高速摄像机 。1 . 1 液体分布装置本文采用的液体分布装置是底部开孔式 , 内 部结构如图 1 所示 。液体分布装置的内部尺寸为180 mm ×130 mm ×17 mm (高 ×宽 ×厚) 。液体从液体分布装置两端的足够长的直管段进入液体 分布装置 ,直管上部打孔 ,孔径 3 mm ,孔间距为 5 mm 。液体分布装置内部装有不同孔径的多孔栅 ,收稿日期 : 2010205226 ; 修回日期 : 2010206205 .基金项目 : 国家自然科学基金创新研究群体科学基金资助项目 ( .作者简介 : 王小飞 ( 19802) ,女 ,博士生 ,主要研究方向为流体热物性和新型热力循环. E2mail : wang . x . f . 2007 @st u . xjt u . edu . cn何茂刚 ( 19702) ,男 ,教授 ,博士生导师 , 主要研究方向为新型环保制冷剂和新型制冷技术的开发以及流体物理性质.E2mail : mghe @mail . xjt n . edu . cn热科学与技术第 9 卷150根据工质物性调节多孔栅孔径 。多孔栅给出均匀的流动阻力 ,很好的缓冲液体流动压力 ,起到均匀 液体分布及平稳流动的作用 。下部为可拆卸的出 口板 ,如图 2 所示 ,该出口板上分布有均匀的一定 孔径和孔间距的开孔 , 开孔板尺寸为 108 mm ×15 mm ×8 mm (长 ×高 ×宽) 。本研究共设计了 8种 开 孔 规 格 , 具 体 尺 寸 为 1 . 0/ 1 . 5 、1 . 0/ 2 . 0 、1 . 5/ 2 . 0、1 . 5/ 3 . 0 、2 . 0 / 3 . 0 、2 . 5/ 3 . 0 、2 . 5/ 4 . 0 、2 . 5/ 5 . 0 mm/ mm (开孔孔径 / 孔间距) 。液体分布 装置顶端有一与 外界 连