热源塔布液优化及其对传热传质影响的研究

发布时间：2020-05-15 20:41

【摘要】：热源塔热泵作为一种新型高效的建筑冷热源解决方案,其设备初投资小,设备利用率高,在夏热冬冷地区有着广阔的应用前景。热源塔的传热传质机理与冷却塔类似,通过溶液或水在填料表面与空气直接接触进行换热,而液体初始分布的均匀度对填料有效换热面积有很大的影响。热源塔按冬季工况设计,其淋液密度低于冷却塔,如使用常规冷却塔的喷头,势必造成液体分布不够均匀,影响热源塔的整体换热效率。为进一步提高热源塔的换热效率,本文从布置方式、结构形式等方面对热源塔的布液喷头进行了优化,设计出适合热源塔运行工况的新型喷头,同时采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法,研究了热源塔布液均匀度对传热传质的影响。本文的研究结果为横流型热源塔的传热传质优化提供了参考,为热源塔中液体分布的理论和模拟研究提供了依据。本文建立了热源塔溶液循环系统的数学模型,研究了溶液循环系统流量和管道长度对溶液循环系统耗功的影响,将重力布液和压力布液的耗功进行对比,论证了重力布液相比于压力布液更具节能效果。为了改善重力布液下填料液体的初始分布均匀度,提升热源塔的传热效率,对布液喷头的结构形式和布置方式进行了优化,设计出了适合热源塔运行工况的新型布液喷头及其布置方案。通过搭建布液特性测试平台,测试了新型喷头和常规喷头的流量系数、均匀分布系数,得到了各喷头的流动特性和在不同流量下的布液规律,将其进行对比分析,验证了新型喷头布液的均匀性。从热源塔的传热传质机理出发,建立了不同布液均匀度下的热源塔传热传质模型,对热源塔不同布液均匀度下的传热传质过程进行了具体分析,并研究了布液不均对热源塔换热性能的影响。研究结果显示,在吸热吸湿工况下,均匀分布系数为1(淋液密度沿空气流动方向变大)时的热源塔总换热量相比均匀分布系数为0(布液完全均匀)时降低了11.69%,而与均匀分布系数为-1(淋液密度沿空气流动方向变小)时的换热量相比仅相差0.25%,表明淋液密度沿空气流动方向的变化(定义为布液均匀度的方向)对横流热源塔总换热量的影响可忽略不计,即热源塔的换热性能仅与其布液均匀度的大小有关,而与布液均匀度的方向无关。为了验证热源塔布液均匀性与其换热性能的关系并进一步研究新型喷头在热源塔实际换热过程中的优势,搭建了热源塔实验系统,研究了热源塔在使用新型喷头和常规喷头时不同溶液流量和空气流量下的传热传质特性,拟合了热源塔在使用不同喷头下的传热传质系数表达式。研究结果表明,在变溶液流量的实验条件下热源塔使用新型喷头时总换热量相比使用单层花洒喷头时平均提升16.93%,相比使用梅花型喷头时平均提升50.56%,表现出更优的传热传质性能。
【图文】：

(a) 压力布液 (b)重力布液图 2-1 热源塔布液方式示意图溶液循环系统由热源塔、换热器、溶液泵及相关连接管道组成要包括换热器阻力、各管段的沿程阻力和局部阻力、热源塔提

图 2-2 压力布液塔内配水管示意图在输水管和配水干管之间、配水干管和配水管部阻力分为两部分，三通分流段（图 2-3 中 02-3 中 0-0 断面至 2-2 断面）。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU111;TU83

【参考文献】

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本文编号：2665608