板管型蒸发式冷凝器传热与流阻特性及结构优化研究

发布时间：2017-07-05 19:04

  本文关键词：板管型蒸发式冷凝器传热与流阻特性及结构优化研究

  更多相关文章： 板管型 蒸发冷凝 传热特性 流阻特性 数值模拟

【摘要】：面对能源短缺和环境恶化的问题,节能减排已成为全社会的共识。蒸发式冷凝器作为一种节能节水的高效换热设备,该技术的应用和推广对于促进节能减排具有重要意义。因此,针对蒸发式冷凝器的研究具有一定的工程应用价值。本文对板管型蒸发式冷凝涡旋冷水机组进行了理论分析和实验测试,研究了冷冻水出口水温从7℃升高到11℃的过程中机组性能的变化规律,结果表明:随着冷冻水出口水温的上升,机组消耗总电功率增加了3.62%,制冷量增大了7.45%,能效比提升了4.26%;同时,蒸发式冷凝器总传热系数由150.23W/(m2·K)升高至168.15W/(m2·K),显热交换量由12.49kW升至19.53kW,潜热交换量则由165.98kW升至172.02kW,潜热交换量在总热交换量的比例由93.00%下降至89.80%。随着冷冻水出口水温的提高,喷淋水在循环过程中温度整体上升;在冷冻水出口水温不变的情况下,喷淋水从开始喷洒到回落到水槽的流动过程中,其温度先增大后减小,回到水槽时温度与开始喷洒时几乎一致。本文根据蒸发式冷凝器的板管结构建立了板片间喷淋水与空气流动单元的三维模型,应用Fluent软件中的DPM模型对其板片间的气-液两相流进行了模拟计算,对比模拟结果与实测数据发现,空气出口干球温度、湿球温度和含湿量的误差均处于5%以内。通过数值模拟的方法研究了喷淋水、入口湿空气、板间距、板片结构参数对该型蒸发式冷凝器板片间传热传质的影响,得出以下结论:喷淋水流量变大,板片的换热性能提升,但水泵功耗大幅提高,故实际喷淋水流量选择0.035kg/s;入口湿空气干球温度较低对板片换热性能的改善有利,但是作用较小;入口空气含湿量越低,板片换热性能越好;入口空气流速变大,板片的换热性能提升,但是增加风机功耗,故入口空气流速选择时需要综合考虑;较小的板间距有利于板片换热性能的提高,但流动损失变大,故板间距选择25mm;板片凹形结构高度为5mm,大径为29mm,小径为12mm时,板片的换热性能更好。
【关键词】：板管型 蒸发冷凝 传热特性 流阻特性 数值模拟
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB65;TK124
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 课题研究背景11
• 1.2 冷凝器分类及简介11-13
• 1.2.1 空气冷却式冷凝器11-12
• 1.2.2 水冷式冷凝器12
• 1.2.3 蒸发式冷凝器12-13
• 1.3 蒸发式冷凝器的研究进展13-19
• 1.3.1 国外研究进展13-15
• 1.3.2 国内研究现状15-17
• 1.3.3 板管型蒸发式冷凝器的发展现状17-19
• 1.4 课题研究内容19-20
• 第二章 板管型蒸发式冷凝器热质交换理论分析20-32
• 2.1 板管型蒸发式冷凝器20-23
• 2.2 蒸发冷却原理23-26
• 2.2.1 湿空气状态参数23-25
• 2.2.2 水与空气的热湿交换分析25-26
• 2.2.3 蒸发式冷凝器板间湿空气状态变化分析26
• 2.3 传热传质过程数学解析26-28
• 2.4 传热计算公式28-30
• 2.4.1 制冷剂与板壁的对流换热系数 αr29
• 2.4.2 空气和水膜侧对流换热系数 αw29-30
• 2.4.3 空气和水膜侧传质系数30
• 2.5 压力计算30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第三章 板管型蒸发式冷凝器实验研究32-46
• 3.1 实验系统与装置32-36
• 3.1.1 实验系统32
• 3.1.2 实验装置和组件32-36
• 3.2 测试内容36-37
• 3.2.1 实验步骤36
• 3.2.2 测量内容与方法36-37
• 3.3 实验数据处理37-40
• 3.3.1 数据处理方法37-39
• 3.3.2 误差分析39-40
• 3.4 实验结果分析40-45
• 3.4.1 不同制冷工况下机组能效比的变化40-41
• 3.4.2 不同制冷工况下蒸发式冷凝器显热和潜热交换量的变化41-42
• 3.4.3 不同制冷工况下喷淋水在流动过程中的温度变化42-44
• 3.4.4 不同制冷工况下蒸发式冷凝器传热系数的变化44-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 板间传热传质的数值模拟46-58
• 4.1 模型建立46-50
• 4.1.1 建立几何模型46-47
• 4.1.2 模型简化处理47-48
• 4.1.3 控制方程48-50
• 4.2 数值模拟50-51
• 4.2.1 网格划分50
• 4.2.2 计算方法50-51
• 4.2.3 边界条件51
• 4.3 结果分析51-56
• 4.3.1 速度分析51-53
• 4.3.2 压力分析53-54
• 4.3.3 温度分析54-55
• 4.3.4 组分分布分析55-56
• 4.4 对比验证56
• 4.5 本章小结56-58
• 第五章 板管型蒸发式冷凝器仿真分析58-87
• 5.1 喷淋水的影响58-63
• 5.2 湿空气的影响63-73
• 5.2.1 湿空气的状态63-69
• 5.2.2 湿空气的流速69-73
• 5.3 板间距的影响73-77
• 5.4 板片结构的优化77-86
• 5.4.1 凹形结构高度H的优化78-82
• 5.4.2 凹形结构直径D1和D2的优化82-86
• 5.5 本章小结86-87
• 总结与展望87-89
• 本文工作总结87-88
• 未来展望88-89
• 参考文献89-95
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果95-96
• 致谢96-97
• 附件97

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 谈向东,向海容;蒸发式冷凝器[J];制冷空调与电力机械;2002年04期

2 蒋翔,朱冬生;蒸发式冷凝器发展和应用[J];制冷;2002年04期

3 吴治将;朱冬生;蒋翔;涂爱民;;蒸发式冷凝器的应用与研究[J];暖通空调;2007年08期

4 蒋翔;王长宏;张景卫;涂爱民;朱冬生;;扭曲管蒸发式冷凝器的性能与工业应用[J];流体机械;2008年12期

5 朱冬生;孙荷静;蒋翔;吴治将;;蒸发式冷凝器的研究现状及其应用[J];流体机械;2008年10期

6 王定标;万方方;;蒸发式冷凝器的研究进展及应用[J];中国新技术新产品;2010年02期

7 刘杨;臧润清;;预冷型蒸发式冷凝器的设计与性能分析[J];冷藏技术;2010年04期

8 张鹏;;浅析蒸发式冷凝器的应用[J];现代装饰(理论);2011年03期

9 胡婷婷;宣永梅;;蒸发式冷凝器的研究现状及发展趋势[J];制冷与空调(四川);2013年04期

10 陈福山;;蒸发式冷凝器在寒冷地区的应用[J];冷藏技术;1981年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 刘杨;臧润清;;预冷型蒸发式冷凝器的设计与性能分析[A];全国冷冻、冷藏企业管理及节能、减排新技术研讨会论文集[C];2010年

2 王志昊;王占波;;影响蒸发式冷凝器性能的主要因素[A];第3届中国食品冷藏链新设备、新技术论坛论文集[C];2007年

3 徐世琼;施骏业;谢晶;陈邓曼;;蒸发式冷凝器的节能技术[A];第2届中国食品冷藏链新设备、新技术论坛文集[C];2004年

4 黄煜鼎;孔繁彬;;浅谈蒸发式冷凝器[A];山东省第五届制冷空调学术年会论文集[C];2004年

5 张建一;秘文涛;;制冷用蒸发式冷凝器的选型与节能[A];中国制冷学会2007学术年会论文集[C];2007年

6 朱冬生;张景卫;蒋翔;吴治将;;蒸发式冷凝器异形管数值模拟及实验研究[A];2007中国可持续发展论坛暨中国可持续发展学术年会论文集（2）[C];2007年

7 马群超;张文慧;龚毅;;设计和使用蒸发式冷凝器时要注意的事项[A];全国暖通空调制冷2008年学术年会资料集[C];2008年

8 章明kE;邓建平;吕济民;;国外冷库蒸发式冷凝器电化学处理技术应用[A];2011年全国冷冻冷藏行业与山东制冷空调行业年会暨绿色低碳新技术研讨会论文集[C];2011年

9 梅方舒;欧阳新萍;;一种全管束配水的蒸发式冷凝器[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年

10 赵越;周洪剑;谢晶;;蒸发式冷凝器的设计计算方法[A];第八届全国食品冷藏链大会论文集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前7条

1 姜小毛;高效管蒸发式冷凝器入市[N];中国化工报;2003年

2 冯海波;华工研发出高效冷凝器[N];广东科技报;2007年

3 记者 孟朝红 姜小毛;隆华公司开发出节能蒸发式冷凝器[N];中国化工报;2005年

4 吴金慧;蒸发式冷凝器节能环保[N];中国化工报;2007年

5 记者 路平;华工研发出一项节能新装备[N];广东科技报;2009年

6 记者 姜小毛;蒸发式冷凝器受化肥企业追捧[N];农资导报;2005年

7 庄翔邋张子琦;冷库节能大有可为[N];现代物流报;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 乔慧芳;蒸发式冷凝器强化传热及强度分析[D];郑州大学;2008年

2 王俊;电厂直冷系统辅助降温用蒸发式冷凝器的研究[D];西安工程大学;2016年

3 王红根;板管型蒸发式冷凝器传热与流阻特性及结构优化研究[D];华南理工大学;2016年

4 倪景伟;预冷型蒸发式冷凝器传热机理与实验研究[D];大连海事大学;2009年

5 万方方;蒸发式冷凝器数值模拟与优化[D];郑州大学;2010年

6 周景锋;基于蒸发式冷凝器的热泵式海水淡水系统技术研究[D];西北工业大学;2005年

7 沈家龙;蒸发式冷凝器传热传质理论分析及实验研究[D];华南理工大学;2005年

8 马瑞华;套管蒸发式冷凝器热质传输特性分析与实验[D];重庆大学;2007年

9 褚元;蒸发式冷凝器性能测试实验室设计[D];大连海事大学;2008年

10 倪敏慧;小型空调用蒸发式冷凝器结构优化及数值模拟[D];华中科技大学;2009年

，

本文编号：523188