基于仿生结构对水平管降膜蒸发换热的模拟

作     者：王江坤 马小晶 宋兵兵 周琳翔 吴凡超 张赵天一 WANG Jiang-kun;MA Xiao-jing;SONG Bing-bing;ZHOU Lin-xiang;WU Fan-chao;ZHANG Zhao-tian-yi

作者机构：新疆大学电气工程学院乌鲁木齐830049 

出 版 物：《科学技术与工程》 (Science Technology and Engineering)

年 卷 期：2023年第23卷第2期

页      面：580-588页

学科分类：080702[工学-热能工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：新疆维吾尔自治区自然科学基金(2022D01C47) 新疆维吾尔自治区重点研发任务专项(2022B03028-5) 新疆大学大学生创新训练计划(202110755013) 

主　　题：水平管 数值模拟 降膜蒸发 传热系数 液膜厚度 

摘      要：水平管降膜蒸发器是广泛应用于海水淡化和化学工业等方面的换热设备。建立了三维数值模型,采用VOF(volume of fluid)方法结合UDF(user defined function)程序对水平管外降膜蒸发过程的换热特性进行了数值模拟研究,深入研究了光管和强化管针对不同管间距、喷淋密度、蒸发温度和管径对液膜厚度以及平均传热系数的影响。模拟结果表明:在相同条件下,强化管的平均传热系数要明显高于光管,可见基于仿生学原理优化换热表面结构能有效提高水平管外降膜蒸发的换热效率。光管和强化管的平均传热系数随着蒸发温度的升高都呈上升趋势,随喷淋密度的增加呈先上升后减少的趋势。光管和强化管的平均换热系数随管间距的增大而增大,随喷淋密度的增加呈先增加后减少的趋势;换热管的平均传热系数随着蒸发温度升高而升高,随喷淋密度的增加呈先上升后下降的趋势。