一种管式间接蒸发冷却空调器性能的数值研究

发布时间：2017-08-19 11:18

  本文关键词：一种管式间接蒸发冷却空调器性能的数值研究

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【摘要】：蒸发冷却空调利用水作为冷却介质,以水在非饱和空气中蒸发吸收汽化潜热实现对空气的降温,尤其在干旱地区,其节能、环保效果明显,值得研究和推广。按照冷却原理,蒸发冷却空调可分为直接蒸发冷却空调和间接蒸发冷却空调。直接蒸发冷却空调利用水气直接接触蒸发吸热,实现空气的降温,冷却效率较高,但处理后的空气湿度较大,可达到90%以上,且不易控制,将使环境舒适度降低。常用间接蒸发冷却空调包括板式和横管式,其中,横管式较板式更为普遍。虽然间接蒸发冷却空调不改变空气的湿度,但限于现有结构形式难于采用有效的强化传热措施,致使冷却效率低、体积庞大。由于蒸发冷却空调的冷却效率与气候条件息息相关,加之现有横管式蒸发冷却空调难于采取有效的强化传热措施,国内外蒸发冷却空调技术的研究多以用户使用地适用性研究为主,横管式蒸发冷却空调传热强化技术的研究成果较少,且不很明显。基于以上问题,本文首先通过深入分析冷却机理,得出了各蒸发冷却空调的优缺点,尤其指出了横管式间接蒸发冷却空调冷却机理的缺陷;其次对一台应用于兰州地区的横管式间接蒸发冷却空调性能进行了实验测试,得出了其实际运行的冷却效率;第三,在深入分析传统横管式间接蒸发冷却空调冷却机理及其缺陷的基础上,本文提出了一种立管式间接蒸发冷却空调器结构,并借助Fluent软件,对立管式间接蒸发冷却空调器性能进行了数值研究,内容包括物理模型、数值模型、数值方法的介绍,网格独立性和数值方法有效性的验证,立管式间接蒸发冷却空调器冷却效率与管径、管间距的关系,得出了最佳管径与管间距的设计参数;最后,在相同参数条件下,对传统横管式间接蒸发冷却空调冷却效率的实验结果与本文介绍立管式间接蒸发冷却空调器冷却效率的数值模拟结果进行了比较。通过本文分析和研究,可以得出以下结论:(1)横管式间接蒸发冷却空调运行期间内平均冷却效率为33.2%,适用于兰州地区。(2)本文数值模型及数值方法可以有效应用于管式间接蒸发冷却空调器性能的研究。(3)管径、管间距是立管式间接蒸发冷却空调器性能的重要影响因素。在风量5000m3/h条件下,管长1m,管径30mm,管间距50mm,换热管呈交叉排列的立管式间接蒸发冷却空调器的换热效果最好。(4)与传统横管式间接蒸发冷却空调相比,本文提出的立管式间接蒸发冷却空调器具有更优异的冷却效率,在相同参数条件下,冷却效率可提高10%。
【关键词】：空调 蒸发冷却 数值模拟 强化传热
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU831
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 课题的意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 国外研究状况12-13
• 1.2.2 国内研究状况13-15
• 1.3 研究的目的15
• 1.4 本文研究内容15-16
• 2 蒸发冷却空调技术16-21
• 2.1 直接蒸发冷却16-17
• 2.2 间接蒸发冷却17-18
• 2.3 复合式蒸发冷却18-19
• 2.4 本章小结19-21
• 3 管式间接蒸发冷却空调的测试21-33
• 3.1 空调的结构与尺寸21-28
• 3.1.1 一、二次风系统及实验设备22-25
• 3.1.2 喷淋水系统实验设备25-26
• 3.1.3 温湿度测试系统实验设备26-28
• 3.2 测试内容及方法28-29
• 3.2.1 实验测试参数及仪器28-29
• 3.2.2 实验测试方法及步骤29
• 3.3 测试结果分析29-31
• 3.4 本章小结31-33
• 4 立管式间接蒸发冷却空调33-38
• 4.1 空调的结构33-34
• 4.2 空调的机理34-36
• 4.3 本章小结36-38
• 5 立管式间接蒸发冷却空调器性能的数值研究38-59
• 5.1 数值软件介绍38-39
• 5.2 物理模型39-40
• 5.3 数值模型40-42
• 5.4 数值方法42-48
• 5.4.1 湍流模型42
• 5.4.2 湍流数值模拟方法42-45
• 5.4.3 数值模拟流程45-48
• 5.5 网格划分及有效性验证48-51
• 5.5.1 网格划分48
• 5.5.2 网格独立性验证48-49
• 5.5.3 数值模拟方法有效性验证49-51
• 5.6 数值模拟结果与分析51-57
• 5.6.1 管径对冷却效率的影响51-53
• 5.6.2 管间距对冷却效率的影响53-56
• 5.6.3 入口温度对冷却效率的影响56-57
• 5.7 本章小结57-59
• 6 结论与展望59-61
• 6.1 结论59-60
• 6.2 论文的主要创新点60
• 6.3 不足与展望60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-66
• 攻读学位期间的研究成果66

【参考文献】

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本文编号：700409