刮板蒸發器結構對流體傳熱性能的影響

刮板蒸發器的流體流動被視為刮板引起的切向流動和重力引起的軸向流動的合成，國內外對刮板蒸發器的傳熱系數和蒸發效率進行了大量的實驗室研究,并從結構和操作工藝上進行了優化。

1、液膜流態可分為3個區域:

①刮板前緣液體產生

旋轉作用形成的渦旋圈形波,此部分流體呈螺旋狀向下流動。

②刮板后緣附近形成的紊流液膜。

③紊流液膜與下一個圈形波之間由于刮板作用的消失而形成的層流液膜。

2、傳熱計算條件：

①圈形波和薄膜流體的入口給定初始軸向速度。

②固體壁面邊界條件為無滑移固體壁面。

③自由表面處無剪切力。

④在固體表面處加以恒定的熱流率。

⑤入口溫度為定值。

⑥假設流體不可壓縮。

⑦加熱段內,假設液相流體的物理特性不變。

3、影響蒸發效果的參數：

(1)加熱段內液膜傳熱系數將薄膜蒸發器筒體內壁視為足夠薄,在無限薄的筒體內壁施加一個固定的熱流,與蒸發器內料液進行對流傳熱。

(2)有效蒸發面積及蒸發段長度在薄膜蒸發器內部,料液從進口到出口經歷了加熱至沸點和蒸發濃縮兩個部分,有效蒸發面積即用于蒸發濃縮的蒸發面積,蒸發段長度即為料液進行相變蒸發的那一段筒體長度。在相同長徑比的情況下,在保證料液濃度及產量條件下,蒸發段越長,則筒壁的有效蒸發面積越大,蒸發效率也相應地提高。在相同傳熱面積的條件下,有效蒸發面積和蒸發段長度也是判斷蒸發效果的因素之一。

隨著料液在設備內的平均停留時間增加在一定程度上也會提高蒸發的強度，但在料液粘度高時,過多的刮板數會使刮板前的前鋒波延伸到拖曳渦流,反而使傳熱系數有所下降。