Na2SO4循环流化床蒸发器中的颗粒碰撞行为和传热性能

作者：姜峰^*; 徐迪; 齐国鹏; 李修伦

来源：化学工业与工程, 2023, 40(04): 37-49.

DOI：10.13353/j.issn.1004.9533.20210370

• 循环流化床蒸发器
• 颗粒碰撞行为
• 强化传热
• 硫酸钠
• 标准偏差

将流化床换热防垢节能技术和Na2SO4蒸发过程相结合，设计并构建了1套Na2SO4循环流化床蒸发装置。选用质量分数为20%的Na2SO4溶液作为液相工质，采用聚甲醛(POM)和碳化硅(SiC)颗粒作为惰性固体颗粒，考察了颗粒类型、颗粒加入量(1%～3%)、循环流速(0.37～1.78 m·s-1)和热通量(7.29～12.14 kW·m-2)等操作参数对于颗粒的碰撞行为和蒸发器传热性能的影响。研究结果表明，POM和SiC颗粒的加入均可以强化传热。实验范围内，POM和SiC颗粒的最大增强因子分别为9.5%和13.4%,所对应的操作参数分别为ε=1%,u=1.78 m·s-1,q=7.29 kW·m-2和ε=3%,u=0.37 m·s-1,q=12.14 kW·m-2。液相和固相碰撞加速度信号的特征频率范围分别为0～1 000 Hz和6 000～17 000 Hz;汽相的产生可以显著增加其他相的碰撞强度。颗粒加入量增加，POM颗粒的标准偏差增大；SiC颗粒的标准偏差在循环流速较低时先减小、后增大，而在循环流速较高时增大。2种颗粒的流动沸腾传热系数受颗粒加入量的影响较小。循环流速增加，2种颗粒的标准偏差和传热系数均增大。热通量增加，2种颗粒的传热系数均明显减小。颗粒加入量较小时，2种颗粒的标准偏差随热通量的变化不明显。颗粒加入量较大时，POM颗粒的标准偏差随着热通量的增加而增大；SiC颗粒的标准偏差随热通量的变化受循环流速的影响。

• 单位
  天津大学; 天津市职业大学