竖直螺旋槽管壁面液膜传热特性研究——蒸发与冷凝分析

"竖直螺旋槽管壁面液膜在蒸发/冷凝时的传热特性的研究 (2002年)" 这篇论文深入探讨了竖直螺旋槽管壁面上液膜在蒸发和冷凝过程中的传热特性。研究中，作者们建立了一个针对单组分流体的物理和数学模型，并通过解析方法得到了液膜厚度和速度分布的解决方案。他们发现，液膜的形态主要受制于表面张力，内弯表面的液膜较厚，而在槽道起点处则较薄。 文章指出，与传统的光滑直管相比，竖直螺旋槽管能形成更均匀的液膜厚度分布，从而显著提升传热和传质性能。特别是在冷凝过程中，液膜不仅更薄，而且分布更为均匀，这有助于提高换热效率。这些发现对于设计和优化用于吸收式制冷设备、精馏塔等化工设备的传热系统具有重要意义。 为了分析液膜的形成和流动特性，研究者考虑了重力驱动的低流速、不可压缩的粘性层流情况。他们建立的拟线性模型为理解螺旋槽如何通过改变液体表面应力平衡和流体交汇促进液体润湿提供了理论基础。此外，研究还讨论了不同热传输状态（蒸发、冷凝和无热传输）对液膜厚度分布和速度分布的影响，以及螺旋角变化对液膜厚度分布的调节作用。 通过这些研究，作者揭示了螺旋槽管在改善传热性能方面的潜力，并为实际工程应用提供了有价值的理论依据。这对于提高设备效率，尤其是在能源转换和化工过程中的热量管理方面具有重要的实践价值。论文的贡献在于为设计高效换热器提供了新的思路，即通过创新管壁结构，可以有效克服表面张力导致的液膜不均匀问题，从而优化传热性能。