内蒙古大学化学原理基础实验讲义13簿膜蒸发实验(B).pdf

实验十三簿膜蒸发实验（B）

一.实验目的：

1.观察流体水在管内的不同流动状态（泡状流、弹型流、搅拌流和环状流），并加深对

其概念的理解。

2.通过壁面温度等测量计算在不同流型下的对流传热系数及蒸汽的干度。

二、实验原理：

（1）单管升膜蒸发器内两相流型

在垂直管内汽液两相的流型一般可分为泡状流,弹状流,搅拌流以及环状流.泡状流是

指在液相中有近似均匀分散的小气泡的流动;弹状流是指大多数气体是以较大的枪弹形气泡

存在并流动,在弹性泡与管壁之间以及两个弹性泡之间的液层中充满了小气泡;搅拌流是弹

状流的发展,枪弹形泡被破坏,成狭条状,流型较混乱;环状流则是指含有液滴的连续气相沿

管中心向上流动,含有小气泡的液相则沿管壁向上爬行.

图2-1垂直管内两相流流型示意图

影响汽液两相流型的主要因素有流体物性(粘度.表面张力,密度等),流道的集合形状,

放置方式(水平,垂直或倾斜),尺寸,流向以及汽液相的流速等.对于垂直汽液两相向上流动

得升膜蒸发器,当流道直径及物料性质固定后,各流型的转变主要决定于汽液流量,而关键参

数为汽速.环状流的出现一般是在汽速不小于10m/s,此时料液贴在管内壁拉曳成薄膜状向

上流动,环状液膜上升,必须克服其重力以及与壁面的摩擦力.

本实验通过在单管升膜蒸发器中以水为物料，通过改变加热功率来观察它们的不同流型，

计算出他们的传热系数，干度。由此结果分析总结出它们的规律。计算公式如下：

质量衡算：Fx=(F-W)x(1)

01

F——原料液流量（L/h）

W——蒸发量（L/h）

x——初始液浓度

0

x——完成液浓度

1

.2o

热量衡算：α=(Q–Q)/S（t–t）(w/m.C)(2)

损Iwb

Q＝α×S×Δt(W)(3)

损RRR

.2o

α=9.4+0.052（t-t）(w/m.C)(4)

RR室

.2

S=лdL(m)(5)

Ii

.2

S=ЛdL(m)(6)

RR

X=W/W(7)

V

其中:

.2o

α——对流传热系数(w/m.C)Q——传热量(W)

o

Q——热损失量(W)t——内壁温度(C)

损w

o2

t——主流温度(C)S——传热面积（m）

bI

2

S——热损失面积（m）d——测量管内径(m）

Ri

d——保温层外径（m）L——测量段管长（m）

r

oo

t——保温层外温度(C)t——室温(C)

R室

X——干度(无因次)W——管顶流出蒸汽流量(L/h）

V

W——进入釜的冷水流量（L/h）

三.实验装置及流程：

本实验装置的流程图如图1所示。本套实验装置的主体使蒸发管。水泵通电将物料从水

箱通过转子流量计注入预热釜中，预热釜靠电加热器通电加热。加热段是一根长0.75米的

ф22×2不锈钢管,外面缠上电炉丝与固态变压器连接,通电即可加热;观察段是一根长10厘

米的ф17