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中空纤维膜组件是分离工程技术中常用的设备元件,有着比表面积高、操作范围宽、结构简单以及造价低廉等优点。然而,由于制造等原因,纤维束在壳程呈随机分布状态。纤维束的不均一性导致壳程流动形态十分复杂,再加之壳程中同时存在纤维弯曲、进出口错流等众多影响因素,使得不同研究者所得的中空纤维膜组件壳程传递关联式存在很大差距,至今未能就纤维束不均一性对膜组件壳程传递的影响规律形成统一认识。为了进一步深入研究纤维束不均一性对壳程传递的影响规律,本文考虑到传热与传质具有类比性,以及温度测量较浓度测量更精准且易实现在线测量,故构想用不锈钢管代替中空纤维,搭建传热试验装置,试验研究壳程中管束不均一排布对壳程传递的影响规律。试验在填充率为10%、20%和30%的传热试验装置中进行。试验中管程走冷水,管程流体雷诺数Re在91.42～1544.85范围内,温度在16.90℃～30.31℃范围内。壳程流体分别为纯水、50%甘油水溶液、75%甘油水溶液、90%甘油水溶液和纯甘油。试验中壳程流体雷诺数Re在0.00031-500.05范围内,温度在21.94℃～49.99℃范围内。经过一系列的实验研究,得到如下结论：(1)对于纯水介质(普朗特数Pr近似常数),一系列实验研究表明：在填充率为10%时,传热努赛尔数Nu与雷诺数Re的0.599次方成线性关系；在填充率为20%时,传热努赛尔数Nu与雷诺数Re的0.566次方成线性关系；在填充率为30%时,传热努赛尔数Nu与雷诺数Re的0.507次方成线性关系。(2)在50%甘油水溶液、75%甘油水溶液、90%甘油水溶液和纯甘油介质中的一系列实验研究表明：在填充率为10%时,参数Nu/Re0.599与普朗特数Pr的0.611次方近似成线性关系；在填充率为20%时,参数Nu/Re0.566与普朗特数Pr的0.485次方近似成线性关系；在填充率为30%时,参数Nu/Re0.507与普朗特数Pr的0.423次方近似成线性关系。(3)回归得出填充率范围在10%-30%,雷诺数Re范围在0.00031～500.05,普朗特数Pr范围在3.66～8131.15时,管束不均一分布下的壳程传热准数关联式。(4)本文关联式与Prasad, Costello, Gawronski等人提出的关联式的预测趋势相同：传递系数随着填充率的提高而减小。