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www.1ppt.com. 本资料由 PPT 中国 PPT 资源网 www.1ppt.com 收集提供 , 版权归原作者所有. 基于VC系统的中空纤维换热器 两相数值模拟与研究. 姓名：闫秀娟 导师：李保安 研究员. 201 2 - 9 -1 2. Tianjin university. 主要内容. 1. VC系统简介及核心问题. 2. 中空纤维换热器的提出及优势. 换热器强化传热的思路及方案. 3. 研究计划及主要参考文献. 4. 4. 1、VC系统背景. 我国是一个水资源严重短缺的国家，海水淡化和废水处理是解决这一问题的主要途径。

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  1. www.1ppt.com 本资料由PPT中国PPT资源网www.1ppt.com收集提供,版权归原作者所有 基于VC系统的中空纤维换热器 两相数值模拟与研究 姓名：闫秀娟 导师：李保安 研究员 2012-9-12 Tianjin university

  2. 主要内容 1 VC系统简介及核心问题 2 中空纤维换热器的提出及优势 换热器强化传热的思路及方案 3 研究计划及主要参考文献 4 4

  3. 1、VC系统背景 • 我国是一个水资源严重短缺的国家，海水淡化和废水处理是解决这一问题的主要途径。 • 因此高效、实用、低成本、而又环保的脱盐技术成为社会和市场的迫切需要。 • 蒸汽压缩蒸馏（VC）技术，就是应这一需求而产生的。

  4. 连接工厂纯 水系统 海水以及各种废水 化学剂 纯水 预处理 热交换器 蒸发冷凝器 蒸汽压缩机 排放浓水及药剂 传统的VC系统

  5. 1、VC系统的优势 • VC系统与其他海水淡化、废水处理技术相比 能够对能源进行回收利用 优 势 应用领域广

  6. 1、VC系统的核心问题 • VC系统能否被广泛、充分的应用于各种场合，完全决定于蒸发冷凝器、热交换器能否适用于高度腐蚀性环境。而这也是到目前为止VC系统在国内没有实现工业化的关键所在。

  7. 2、中空纤维换热器的提出及发展 塑料换热器与传统换热器相比的优势就是具有良好的化学稳定性、耐腐蚀、能耗低、成本低、质量轻、占地少、易加工搬运，符合VC系统的要求。 塑料的导热性能差，如何提高塑料换热器总体传热性能成为研究的重点。 中空纤维换热器填充率与传统管壳式换热器相比大大增加，从而使换热器的传热面积增加，总体传热性能得到很大提高。 优点 缺点

  8. 2、中空纤维换热器的优势所在 1/16倍 24倍 1/10倍 1/2倍

  9. 3、中空纤维换热器强化传热 调整流体入口速度和温度 调整纤维填充率；添加折流挡板；选择合适的尺寸 为了能够有效降低蒸汽冷凝时的液膜厚度，减小热阻，应该选用疏水材料，如PP，PVDF等。并通过填充高导热材料进行改性，提高热导率。 材料 结构 操作 条件

  10. CFD模拟换热器的流场分布 优点：CFD可以弥补试验耗资大、周期性长等缺点，运用CFD技 术对换热器的流场进行模拟，可以对其他方法难以掌握的壳程瞬态的 温度场和速度场有所了解，有利于换热器的机理分析和结构优化。 基本思路：在两相传热过程中，由于存在大量的能量传递，使其 内部流体基本都呈现湍流流动状态，在模拟过程中，需要选择合适的 湍流模型，并编写自定义函数来描述质量和能量的传递。

  11. 中空纤维装填率 流体的入口速度 蒸汽的入口温度 主要考虑的问题 过高：纤维之间存在挤压 过低：传热面积太小，总提传 热性能降低 过高：湍动程度过于强烈， 阻力增大，停留时间过短。 过低：传热效率降低 过高：能耗加大 过低：温差太低，传热效率 大大降低

  12. 重点解决的问题 换热器模型 的建立 纤维排布的不均匀、纤维的弯曲等 不同于金属换热器的特点 边界条件的 设定 纤维热导率低，管壁薄，通过壁面的 热传导热阻不能忽略。 自定义函数的 编写 物性会随温度、压力、相态等变化，需 要编写自定义函数。

  13. 换热器的性能测试 测试条件：水-水蒸气换热测试，对壳程走水和水蒸气分别进行测 试。并且调整入口速度和温度进行测试。 实验目的：为模拟提供数据，用模拟结果同实验结果进行比较， 确定模拟结果的准确度。

  14. 换热器的性能测试

  15. 4、工作计划与安排 09、10月 编写模拟所需方程 11月 换热测试，收集模拟所用数据，建立换热器模型 第一阶段 09-01月月份 12、01月 网格划分，边界条件设定等问题，进行Fluent计算 02月 换热模型的改进 03、04月 不同结构因素的模拟，同时制作不同组件进行测试，同模拟结果对比 第二阶段 02-06月月 05、06月 综合模拟与实验结果，探索最佳的填充率、入口速度 和温度 06、07月 发表论文的写作与修改 第三阶段 07-10月 后期 对之前工作进行完善，撰写毕业论文

  16. 主要参考文献 [1]童金忠，葛文越，海水淡化主要方法介绍和比较，水工业市场.2007（3）：41-45 [2]胡敏绍，全面腐蚀控制，1993，007(002)：9-10． [3]王立国，王世昌等，塑料换热器在海水淡化中的应用[J]，化工进展.2004,23(12):1359-1361 [4]Dimitrios M. Zarkadas, Kamalesh K. Sirkar，Polymeric hollow fiber heat exchangers: alternative for lower temperature applications[J]，Ind.Eng.Chem.Res.2004，43：8093-8106 [5]Githens R E., Minor, R. W., Tomsic, V. J， Flexible tube heat exchangers，Chem.Eng.Prog.1965，61(7)：55 [6]戈锐，管壳式换热器壳侧气液两相流动和传热的数值模拟研究，工学硕士学位论文，哈尔滨：哈尔滨工程大学.2011 [7]许佳伟，刘华坪，陈浮，壳管式换热器壳侧气液两相流场三维数值模拟，汽轮机技术.2009，,51(4)：261-264 [8]姚玉英，黄风廉，陈常贵等，化工原理，天津：科学技术出版社.2004，201-278 [9]秦余春，导热中空纤维及其换热器的制备与测试，硕士学位论文，天津：天津大学.2009 [10]S. Khushnood, Z. M. Khan, M. A. Malik, Z. U. Koreshi, M. A. Khan, A review of heat exchanger tube bundle vibrations in two-phase cross-flow, Nuclear Engineering and Design, 2004, 230: 233–251

  17. 谢谢大家 请大家批评指正

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