CN112197889A - 一种两相流换热实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及天然气液化技术领域，尤其涉及一种两相流换热实验装置。包括设于壳体内部用于管程流体流过的换热芯体与用于分布壳程流体的分布装置，分别接于换热芯体两端的管程进口管箱和管程出口管箱设于壳体上，分别接于分布装置两端的壳程进口与壳程出口设于壳体上，壳程进口包括竖直接于分布装置的正进口接管和水平接于分布装置的侧进口接管，换热芯体包括换热管和中心柱，换热管螺旋缠绕在中心柱上，且换热管在中心柱周侧的缠绕位置与分布装置上开设的壳程流体的分布孔相适配。本设备操作便捷，能实现壳程流体流型的可视化，可用于研究壳程两相流分布、流体流型、传热与阻力降计算模型等，优化两相流流体分布，提高换热效率。

Description

一种两相流换热实验装置

技术领域

本发明涉及天然气液化技术领域，具体是涉及一种可视化的两相流换热实验装置。

背景技术

液化天然气作为一种清洁能源，已经成为我国能源供应中重要组成部分。在液化天然气的生产工艺流程中，液化过程是其关键环节。在液化过程中主低温换热器(MCHE)是实现天然气冷却、冷凝及液化的关键设备。目前，采用混合冷剂液化天然气是国际上主流的液化工艺，液化效率高。缠绕管式换热器因其结构紧凑，换热效率高，在大型液化工厂中具有较好适用性，混合冷剂在壳程进行降膜蒸发，给管程天然气液化提供冷量。目前，针对缠绕管换热器真实介质壳程两相流降膜蒸发的传热与流动机理及其计算模型一直不明确，LNG液化缠绕管换热器的传热与阻力计算仅依据一些现有的传统理论，计算结果不准确，导致换热面积不足或过大，进而造成操作费用或设备投资增加。另外，壳程两相流的分布情况对缠绕管壳程降膜蒸发影响显著，现有技术中未有壳程流体分布对传热计算影响研究，导致传热计算时均未考虑流体分布情况的影响，制约了两相流缠绕管式换热器的优化设计。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种可视化的两相流换热实验装置，所述“可视化”是通过设置在壳体上的视镜、透明材质的中心柱和/或高速摄像机的配合来实现的。

本发明采用了以下技术方案：

一种两相流换热实验装置，包括设于壳体内部用于管程流体流过的换热芯体与用于分布壳程流体的分布装置，分别接于换热芯体两端的管程进口管箱和管程出口管箱设于壳体上，分别接于分布装置两端的壳程进口与壳程出口设于壳体上，其特征在于：所述壳程进口接于分布装置竖直方位的的正进口接管和接于分布装置水平方位的侧进口接管，所述换热芯体包括换热管和中心柱，所述换热管螺旋缠绕在中心柱上，且所述换热管在中心柱周侧的缠绕位置与所述分布装置上开设的用于使壳程流体流出的分布孔相适配，使分布孔流出的壳程流体浇淋到换热管上。

优选的，所述分布装置包括分布管和承接壳程流体的分布圆盘，所述分布圆盘沿其盘面水平封堵在壳体内侧，，所述分布孔贯穿分布圆盘且环绕分布圆盘的圆心对称开设；所述分布管设置在分布孔上并与所述分布孔一一对应，每根分布管上开设有至少一个长条状孔，所述长条状孔下边缘与分布孔连通。

优选的，所述换热管在中心柱上分层缠绕形成沿径向排布的内外多层换热结构，每个缠绕层均由至少一根换热管组成换热管束沿中心柱轴向方向螺旋缠绕至少圈形成，所有换热管束包含的换热管的进水端集合在一起对应连接一个管程进口管箱，所有换热管束包含的换热管的出水端集合在一起对应连接一个管程出口管箱。。

优选的，所述正进口接管和侧进口接管远离壳体的一端连接同一个进口总管，所述正进口接管的出水端即第一出水端伸入分布管在分布圆盘上围设的空间内，并悬置在所述分布圆盘正上方；所述侧进口接管的出水端即第二出水端在壳体内与壳体内壁平齐，且第二出水端正对分布管之间的间隙；所述正进口接管和侧进口接管与所述进口总管的连接处分别设置有第一单流阀和第二单流阀。

优选的，每根分布管远离分布圆盘的一端均连接同一块支撑板，且分布管轴线与所述分布圆盘表面垂直，，所述支撑板为环形，所述正进口接管的直管段自所述支撑板的中心孔穿过。

优选的，所述换热芯体的相对两侧，在换热管缠绕段的中间部位对应的壳体上设置有视镜，所述视镜为平面透镜。

优选的，所述第一出水端还设置有缓冲盘。

优选的，所述中心柱为透明状。

优选的，所述视镜远离壳体一侧还设置有高速摄像机。

上述一种两相流换热实验装置的实验方法，具体步骤如下：

S1、在壳程进口、壳程出口、管程进口管箱、管程出口管箱位置设置测量仪表，测试壳程进口处的流体流量Q1、壳程进口温度T1、壳程进口压力P1及壳程进口干度X；壳程出口处的流体温度T2、壳程出口压力P2；管程进口管箱处的流体流量Q2、管程进口管箱温度T、管程进口管箱压力P；管程出口管箱处的温度T4、管程出口管箱压力P4；

S2、调整所有分布管上的长条状孔的数量与大小一致，即分布装置为均匀分布结构；在均匀分布结构下，打开第一单流阀5同时关闭第二单流阀5，调节壳程进口流量Q1及壳程进口干度X，获取壳程流体自正进口接管进入时，壳程流体分布、流体流型、换热效率及阻力降数据组A；再关闭第一单流阀5同时打开第二单流阀5，调节壳程进口流量Q1及壳程进口干度X，获取壳程流体自侧进口接管进入时，壳程流体分布、流体流型、换热效率及阻力降数据组B。对比数据组A和数据组B，获取最佳的壳程流体进口位置；

S3、在最佳壳程流体进口位置下，更换均匀分布结构的分布装置大小，以均匀分布结构的分布装置大小水平为因素1，壳程进口流量Q1的不同调节梯度水平为因素2，壳程进口干度X的不同调节梯度水平为因素3，进行三组因素的多水平正交实验，得到壳程流体进口方位、流量、干度、流体分布、流体流型、换热效率、阻力之间的关联关系数据组C；使用长条状孔的数量与大小存在差异的分布管，即不均匀分布结构，在不均匀分布结构下重复步骤S2，并在不均匀分布结构的最佳壳程流体进口位置下，以不均匀分布结构的分布装置大小水平为因素1，壳程进口流量Q1的不同调节梯度水平为因素2，壳程进口干度X的不同调节梯度水平为因素3，进行三组因素的多水平正交实验，获取壳程流体进口方位、流量、干度、流体分布、流体流型、换热效率、阻力之间的关联关系数据组D；

S4、根据壳程进出口温度T1、T2，进出口压力P1、P2，查相关介质物性数据表获得壳程两相流介质的物性参数密度ρ、粘度μ、比热容cp、导热系数λ；将上述数据及数据组C、D中包括的壳程进口流量Q1，蒸发温度即壳程进口温度T1、液膜厚度δ、液膜流速v1、换热管外直径d，壳程流通面积S的不重复数据进行拟合，确定传热膜系数与阻力计算模型，根据壳程流体分布特性；增加描述壳程流体分布均匀程度的修正参数，得到不同分布均匀程度下的最佳传热及阻力计算模型。

本发明的有益效果在于：

1)常规的天然气液化用换热设备，壳程走混合冷剂，混合冷剂为气、液两相流体，最佳的流动状态为液相流体通过分布圆盘均匀地淋在换热管上，形成均匀液膜，实现降膜蒸发，而壳程入口方式对气液两相分离效果及流体分布影响显著。本发明的实验装置可以获取不同壳程进口流量、壳程进口干度下壳程入口方式对壳程流体分布及换热效率的影响规律，并确定壳程进口流量、壳程进口干度及壳程入口方式的最佳组合方式，实现两相流降膜蒸发的优化设计。

2)影响两相流降膜蒸发换热效率的根本因素为换热管表面液相的分布形态及液膜厚度。目前针对两相流流型对传热效率影响的研究均基于数值模拟手段，而数值模拟的模型均为理想模型，忽略较多因素，与实际降膜蒸发存在差异。本设备设有两个视镜，中心柱采用透明材质，最大限度的实现壳程流体分布的可视化。通过视镜外设置的高速摄像机，采集换热管表面液相分布形态及液膜厚度数据。获取流量、进口干度、流型及换热效率的关联关系，建立壳程两相流降膜蒸发的传热与阻力降计算模型，用于指导大型LNG液化设备的优化设计，节省设备投资。

3)本设备壳程流体分布装置采用了法兰夹持结构，通过更换壳程流体分布装置，既可以研究分布管开孔数量，开孔尺寸对壳程流体分布的影响，获取壳程进口流量、壳程进口干度及分布圆盘结构尺寸的最佳组合方式；也可以研究非均匀分布结构下，流体流型与传热效率之间的关联关系，用于指导使用过程中不均匀现象出现时的设备操作及设备改进。

4)本设备在1台设备上实现不同进口方式、不同壳程流体分布结构等关键结构影响研究，避免了传统不同结构需要多台实验设备的情况，节省了实验设备投资；本设备针对不同进口方式设置了单流阀组件，通过阀门控制壳程进口方位，操作便捷，避免了传统通过改变管道连接方式实现壳程进口方位改变的繁杂操作。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明法兰夹持分布圆盘的结构示意图；

图3为本发明分布圆盘的结构示意图；

图4为本发明分布管在分布圆盘上的设置示意图；

图5为本发明管程进口管箱的结构示意图；

图6为本发明视镜的安装结构示意图。

图中标注符号的含义如下：

10-壳体 11-法兰 20-换热芯体 21-换热管 22-中心柱

23-固定装置 30-分布装置 31-分布孔 32-分布管 321-长条状孔

33-分布圆盘 34-支撑板 341-通孔 41-管程进口管箱 411-管板

42-管程出口管箱 50-壳程进口 51-正进口接管 511-第一出水端

512-第一单流阀 513-缓冲盘 52-侧进口接管 521-第二出水端

522-第二单流阀 53-进口总管 54-直管段 55-弯折管段

56-管道法兰 60-壳程出口 70-视镜 71-配对管法兰 80-支撑装置

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1-6所示，一种两相流换热实验装置，包括设于壳体10内部用于管程流体流过的换热芯体20与用于分布壳程流体的分布装置30，分别接于换热芯体20两端的管程进口管箱41和管程出口管箱42设于壳体10上，分别接于分布装置30两端的壳程进口50与壳程出口60设于壳体10上。

壳体10是由两段筒体通过法兰11连接形成的可拆卸式胶囊状封闭结构，分布装置30包括分布管32和承接壳程流体的分布圆盘33，壳体10的上段筒体稍短于下段，两段筒体的连接处由法兰11夹持分布装置30的分布圆盘33边缘使分布圆盘33整体水平设置在壳体10内。分布孔31贯穿分布圆盘33且环绕分布圆盘33的圆心对称开设共24个；分布管32设置在分布孔31上并与分布孔31一一对应，每根分布管32上开设有至少一个长条状孔321，长条状孔321下边缘与分布孔31平齐并连通。

壳程进口50包括竖直接于分布装置30的正进口接管51和水平接于分布装置30的侧进口接管52，正进口接管51和侧进口接管52的长度相同，由多段直管段54和弯折管段55通过管道法兰56连接形成；正进口接管51和侧进口接管52远离壳体10的一端连接同一个进口总管53，正进口接管51的出水端即第一出水端511设置有缓冲盘513且第一出水端511悬设在分布圆盘33正上方，为了减小震动，第一出水端511可以伸入分布管32在分布圆盘33上围设的空间内；缓冲盘513通过接杆与第一出水端511相连并距第一出水端511一段距离，用于接受壳程流体的直接冲击，接杆之间留有间隙，供壳程流体流出；侧进口接管52的出水端即第二出水端521在壳体10内与壳体10内壁平齐，且第二出水端521正对两根分布管32之间的间隙；正进口接管51和侧进口接管52与进口总管53的连接处分别设置有第一单流阀512和第二单流阀522。

换热芯体20包括换热管21和中心柱22，1根换热管21沿中心柱22轴向方向螺旋向上缠绕4圈形成沿中心柱22径向方向的1层换热结构，该换热管21缠绕完成后一端与一个管程进口管箱41连接，另一端与一个管程出口管箱42连接，管程进口管箱41与管程出口管箱42设在壳体10的同一侧便于管程流体流动，同时最大限度的避免对壳程流体分布的影响。

换热管21在中心柱22上由垫条和管箍组成的限位结构固定，限位结构与中心柱22采用耐低温胶粘剂连接，中心柱22下部坐落在垂直设置于壳体10内壁上的固定装置23上。中心柱22的直径与环绕分布圆盘33对称开设的分布孔31围出的中心圆大小相等，即换热管21在中心柱22周侧的缠绕位置与分布装置30上开设的用于使壳程流体流出的分布孔31位置相适配，使分布孔31流出的壳程流体浇淋到换热管21表面上。

管程进口管箱41远离壳体10的一端为进口端，管程进口管箱41内部为容纳管程流体的空腔，管程进口管箱30的出口端在壳体10外侧设置为一块开设有至少一组圆孔的管板411，管程进口管箱30对应的换热管束包含的每根换热管21与管板411上开设的每个圆孔一一对应并连通，用于接收管程进口管箱30内的管程流体；管程出口管箱42与管程进口管箱41设置形式相同，但远离壳体10的一端为出口端，靠近壳体10的一端为进口端，进口端同样设置管板并开设圆孔与换热管21一一对应。

分布装置中的每根分布管32垂直于分布圆盘33表面设置，且分布管32远离分布圆盘33的一端由同一块支撑板34连接固定，防止分布管32受管程流体冲击导致的振动。支撑板34为环形板，中心通孔341可供正进口接管51穿过，正进口接管51的直管段511的外径小于或至少与通孔341的内径大小相吻合。

视镜70成对设于壳体10两侧且位于换热管21在中心柱22螺旋向上缠绕部位的中间位置，视镜70为平面透镜，两个视镜70的中心连线为180°，以保证最佳位置观测壳程流体的流型，流体流型以换热管21去除在轴向方向上缠绕的第一圈和最后一圈外的中心两圈为最佳观测目标，每个视镜70由配对管法兰71夹持设置在壳体10上，具体设置标准参考《压力容器视镜标准NB/T-47017-2011》，视镜70远离壳体10一侧还设置有高速摄像机用于获取壳程两相流体的流型数据；中心柱22材质为透明有机玻璃，最大限度保证壳程流体的流型观察。壳体10在两侧还设置有支撑装置80保持整个装置的在竖直方向上的稳定。

分布管32上设置的长条状孔321决定了分布装置30的分布类型，当所有分布管32上长条状孔321数量及大小相同时，为均布分布结构；当分布管32上长条状孔321数量及大小存在不同时，为非均布分布结构。

由于法兰11夹持分布圆盘33，方便了整个分布装置的更换。分布装置共3个，分布结构a的分布管32上沿圆周开设4个长条状孔321；分布结构b的分布管323上沿圆周开设2个长条状孔321，长条状孔321的总流通面积与分布结构a保持一致；分布结构c的分布管32上一半区域开设2个长条状孔321、另一半区域开设4个长条状孔321，两个区域开设的长条状孔321尺寸相同，总流通面积与分布结构a保持一致。

实验时，本发明装置中的壳程流体与管程流体变化如下：关闭第二单流阀521，打开第一单流阀511，壳程流体即混合冷剂从进口总管53沿正进口接管51进入壳体10内部，混合冷剂两相流在第一出水端511冲击缓冲盘513进行气液分离，液体落在分布圆盘33上，通过分布管32上开设的长条状孔321进入分布管32内部，经由分布孔31落在换热管21正上方，在换热管上形成液膜，进行降膜蒸发；管程流体如天然气从管程进口管箱41流入，沿换热管21螺旋向上流动，并自管程出口管箱42流出，与换热管21表面的混合冷剂进行换热，实现降温液化。

关闭第一单流阀511，打开第二单流阀521，混合冷剂从进口总管53沿侧进口接管52进入壳体10内部，混合冷剂两相流在第二出水端521冲击分布管32进行气液分离，液体落在分布圆盘33上，通过分布管32上开设的长条状孔321进入分布管32内部，经由分布孔31落在换热管21正上方，在换热管上形成液膜，进行降膜蒸发；管程流体如天然气从管程进口管箱41流入，沿换热管21螺旋向上流动，并自管程出口管箱42流出，与换热管21表面的混合冷剂进行换热，实现降温液化。混合冷剂最终自壳程出口60流出。

本发明对不同分布条件下两相流优化模型设计的步骤如下：

S1、在壳程进口50、壳程出口60、管程进口管箱41、管程出口管箱42位置设置测量仪表，测试壳程进口50处的流体流量Q1、壳程进口50温度T1、壳程进口50压力P1及壳程进口50干度X；壳程出口60处的流体温度T2、壳程出口60压力P2；管程进口管箱41处的流体流量Q2、管程进口管箱41温度T3、管程进口管箱41压力P3；管程出口管箱42处的温度T4、管程出口管箱42压力P4；

S2、调整所有分布管32上的长条状孔321的数量与大小一致，即分布装置30为均匀分布结构；在均匀分布结构下，打开第一单流阀512同时关闭第二单流阀522，调节壳程进口50流量Q1及壳程进口50干度X，获取壳程流体自正进口接管51进入时，壳程流体分布、流体流型、换热效率及阻力降数据组A；再关闭第一单流阀512同时打开第二单流阀522，调节壳程进口50流量Q1及壳程进口50干度X，获取壳程流体自侧进口接管52进入时，壳程流体分布、流体流型、换热效率及阻力降数据组B。对比数据组A和数据组B，获取最佳的壳程流体进口位置；

S3、在最佳壳程流体进口位置下，更换均匀分布结构的分布装置30大小，包括分布管32上开设的长条状孔321的大小、分布管32内直径以及对应的分布圆盘33上开设的分布孔31的大小；以均匀分布结构的分布装置30大小水平为因素1，壳程进口50流量Q1的不同调节梯度水平为因素2，壳程进口50干度X的不同调节梯度水平为因素3，进行三组因素多水平的正交实验，得到壳程流体进口方位、流量、干度、流体分布、流体流型、换热效率、阻力之间的关联关系数据组C；使用长条状孔321的数量与大小存在差异的分布管32，即不均匀分布结构，在不均匀分布结构下重复步骤S2，并在不均匀分布结构的最佳壳程流体进口位置下，以不均匀分布结构的分布装置30大小水平为因素1，壳程进口50流量Q1的不同调节梯度水平为因素2，壳程进口50干度X的不同调节梯度水平为因素3，进行三组因素多水平的正交实验，获取壳程流体进口方位、流量、干度、流体分布、流体流型、换热效率、阻力之间的关联关系数据组D；

S4、根据壳程进出口温度T1、T2，进出口压力P1、P2，查相关介质物性数据表获得壳程两相流介质的物性参数密度ρ、粘度μ、比热容cp、导热系数λ；将上述数据及数据组C、D中包括的壳程进口50流量Q1，蒸发温度即壳程进口温度T1、液膜厚度δ、液膜流速v1、换热管21外直径d，壳程流通面积S的不重复数据进行拟合，确定传热膜系数与阻力计算模型，根据壳程流体分布特性；增加描述壳程流体分布均匀程度的修正参数，得到不同分布均匀程度下的最佳传热及阻力计算模型；修正参数为通过分析不同分布情况下壳程流体传热膜及阻力降的计算结果，提取的数值或关系式。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种两相流换热实验装置，包括设于壳体(10)内部用于管程流体流过的换热芯体(20)与用于分布壳程流体的分布装置(30)，分别接于换热芯体(20)两端的管程进口管箱(41)和管程出口管箱(42)设于壳体(10)上，分别接于分布装置(30)两端的壳程进口(50)与壳程出口(60)设于壳体(10)上，其特征在于：所述壳程进口(50)包括接于分布装置(30)竖直方位的正进口接管(51)和接于分布装置(30)水平方位的侧进口接管(52)，所述换热芯体(20)包括换热管(21)和中心柱(22)，所述换热管(21)螺旋缠绕在中心柱上，且所述换热管(21)在中心柱(22)周侧的缠绕位置与所述分布装置(30)上开设的用于使壳程流体流出的分布孔(31)相适配，使分布孔(31)流出的壳程流体浇淋到换热管(21)上。

2.如权利要求1所述的一种两相流换热实验装置，其特征在于，所述分布装置(30)包括分布管(32)和承接壳程流体的分布圆盘(33)，所述分布圆盘(33)沿其盘面水平封堵在壳体(10)内侧，所述分布孔(31)贯穿分布圆盘(33)且环绕分布圆盘(33)的圆心对称开设；所述分布管(32)设置在分布孔(31)上并与所述分布孔(31)一一对应，每根分布管(32)上开设有至少一个长条状孔(321)，所述长条状孔(321)下边缘与分布孔(31)连通。

3.如权利要求1所述的一种两相流换热实验装置，其特征在于，所述换热管(21)在中心柱(22)上分层缠绕形成沿径向排布的内外多层换热结构，每个缠绕层均由至少一根换热管(21)组成换热管束沿中心柱(22)轴向方向螺旋缠绕至少3圈形成，所有换热管束包含的换热管(21)的进水端集合在一起对应连接一个管程进口管箱(41)，所有换热管束包含的换热管(21)的出水端集合在一起对应连接一个管程出口管箱(42)。

4.如权利要求2所述的一种两相流换热实验装置，其特征在于，所述正进口接管(51)和侧进口接管(52)远离壳体(10)的一端连接同一个进口总管(53)，所述正进口接管(51)的出水端即第一出水端(511)伸入分布管(32)在分布圆盘(33)上围设的空间内，并悬置在所述分布圆盘(33)正上方；所述侧进口接管(52)的出水端即第二出水端(521)在壳体(10)内与壳体(10)内壁平齐，且第二出水端(521)正对分布管(32)之间的间隙；所述正进口接管(51)和侧进口接管(52)与所述进口总管(53)的连接处分别设置有第一单流阀(512)和第二单流阀(522)。

5.如权利要求4所述的一种两相流换热实验装置，其特征在于，每根分布管(32)远离分布圆盘(33)的一端均连接同一块支撑板(34)，且分布管(32)轴线与所述分布圆盘(33)表面垂直，所述支撑板(34)为环形，所述正进口接管(51)的直管段(54)自所述支撑板(34)的中心孔穿过。

6.如权利要求1所述的一种两相流换热实验装置，其特征在于，所述换热芯体(20)的相对两侧，在换热管(21)缠绕段的中间部位对应的壳体(10)上设置有视镜(70)，所述视镜(70)为平面透镜。

7.如权利要求4所述的一种两相流换热实验装置，其特征在于，所述第一出水端(511)还设置有缓冲盘(513)。

8.如权利要求6所述的一种两相流换热实验装置，其特征在于，所述中心柱(22)为透明状。

9.如权利要求8所述的一种两相流换热实验装置，其特征在于，所述视镜(70)远离壳体(10)一侧还设置有高速摄像机。

10.如权利要求1-9任一项所述的一种两相流换热实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在壳程进口(50)、壳程出口(60)、管程进口管箱(41)、管程出口管箱(42)位置设置测量仪表，测试壳程进口(50)处的流体流量Q1、壳程进口(50)温度T1、壳程进口(50)压力P1及壳程进口(50)干度X；壳程出口(60)处的流体温度T2、壳程出口(60)压力P2；管程进口管箱(41)处的流体流量Q2、管程进口管箱(41)温度T3、管程进口管箱(41)压力P3；管程出口管箱(42)处的温度T4、管程出口管箱(42)压力P4；

S2、调整所有分布管(32)上的长条状孔(321)的数量与大小一致，即分布装置(30)为均匀分布结构；在均匀分布结构下，打开第一单流阀(512)同时关闭第二单流阀(522)，调节壳程进口(50)流量Q1及壳程进口(50)干度X，获取壳程流体自正进口接管(51)进入时，壳程流体分布、流体流型、换热效率及阻力降数据组A；再关闭第一单流阀(512)同时打开第二单流阀(522)，调节壳程进口(50)流量Q1及壳程进口(50)干度X，获取壳程流体自侧进口接管(52)进入时，壳程流体分布、流体流型、换热效率及阻力降数据组B。对比数据组A和数据组B，获取最佳的壳程流体进口位置；

S3、在最佳壳程流体进口位置下，更换均匀分布结构的分布装置(30)大小，以均匀分布结构的分布装置(30)大小水平为因素1，壳程进口(50)流量Q1的不同调节梯度水平为因素2，壳程进口(50)干度X的不同调节梯度水平为因素3，进行三组因素多水平的正交实验，得到壳程流体进口方位、流量、干度、流体分布、流体流型、换热效率、阻力之间的关联关系数据组C；使用长条状孔(321)的数量与大小存在差异的分布管(32)，即不均匀分布结构，在不均匀分布结构下重复步骤S2，并在不均匀分布结构的最佳壳程流体进口位置下，以不均匀分布结构的分布装置(30)大小水平为因素1，壳程进口(50)流量Q1的不同调节梯度水平为因素2，壳程进口(50)干度X的不同调节梯度水平为因素3，进行三组因素多水平的正交实验，获取壳程流体进口方位、流量、干度、流体分布、流体流型、换热效率、阻力之间的关联关系数据组D；

S4、根据壳程进出口温度T1、T2，进出口压力P1、P2，查相关介质物性数据表获得壳程两相流介质的物性参数密度ρ、粘度μ、比热容cp、导热系数λ；将上述数据及数据组C、D中包括的壳程进口(50)流量Q1，蒸发温度即壳程进口温度T1、液膜厚度δ、液膜流速v1、换热管(21)外直径d，壳程流通面积S的不重复数据进行拟合，确定传热膜系数与阻力计算模型，根据壳程流体分布特性；增加描述壳程流体分布均匀程度的修正参数，得到不同分布均匀程度下的最佳传热及阻力计算模型。

Images