鼓包板片蒸发式冷凝器流动特性与传热性能研究

发布时间：2017-08-04 16:32

  本文关键词：鼓包板片蒸发式冷凝器流动特性与传热性能研究

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【摘要】：能源问题日益突出,大力发展新能源、提高已有设备的能源利用率是改善现状的有效措施。蒸发式冷凝器是一种高效节能的换热设备,相比水冷式冷凝器,冷凝温度低4~10℃,耗电量是其40%;对比风冷式冷凝器,冷凝温度低8~11℃,动力消耗节约30%以上。蒸发式冷凝器在节水节电上的优点,被广泛应用在各行各业。本文对板式蒸发式冷凝器做了以下几方面研究:(1)对板式蒸发式螺杆冷水机组进行性能测试。测得试验机组在7℃冷冻水出水温度工况下,制冷剂进出冷凝器温度、换热板片表面温度、进出口气流干湿球温度和流速等,通过计算得到制冷量为750k W,换热板片的热流密度为2975k W/m2,机组能效比为3.86。对冷冻水出水温度变化对冷凝器传热性能的影响进行研究,结果表明冷冻水出水温度升高,制冷量增加,换热板片热流密度变大,机组能效比升高。(2)建立蒸发式冷凝器换热板片单元间气-水两相流动模型,利用Fluent软件进行数值模拟,得到速度场、压力场、温度场以及蒸汽分布特性。改变空气流速、喷淋水流量和换热板片结构,分析对流动特性及传热传质活动的影响。空气流速从0.5m/s增大至4m/s,传热传质得到强化;喷淋水流量增大使空气进出口压差增大,水膜厚度加厚削弱传热作用,出口温度降低,出口空气含湿量从0.0276kg/kg变化为0.0278kg/kg。改变板片结构进行流场分析,随着板片凹处直径变大,空气沿路损失增加,水膜蒸发量减少;凹处角度增大,空气走道趋于平缓,能量损失减少,传热传质强度呈先增后减趋势。角度为164°时,空气出口温度最大为303.5K,空气出口含湿量达到最大值0.027kg/kg。(3)对冷却水从换热板片出来,进入下层填料进行传热传质活动进行模拟,得到空气速度、喷淋水流量和填料间距的改变对压力场、温度场等影响,从而得出最佳空气速度、填料参数。当气流速度为2m/s、填料间距设置为6mm,换热强度高,机组的冷却水循环、电能消耗少。
【关键词】：板片 蒸发式冷凝 流场特性 数值模拟 填料
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB657.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 课题意义11
• 1.2 空调机组冷凝器概述11-18
• 1.2.1 空调机组冷凝器类型11-14
• 1.2.2 蒸发式冷凝器工作原理14-16
• 1.2.3 蒸发式冷凝器的特点16-17
• 1.2.4 蒸发式冷凝器的分类17-18
• 1.3 蒸发式冷却技术的发展现状18-23
• 1.3.1 国外蒸发式冷却技术的发展18-21
• 1.3.2 国内蒸发式冷却技术的发展21-23
• 1.4 课题研究的内容23-24
• 1.5 小结24-25
• 第二章 板式蒸发冷却传热传质分析25-36
• 2.1 板管蒸发式冷凝器25-28
• 2.1.1 盘管蒸发式冷凝器25-26
• 2.1.2 板式蒸发式冷凝器26-28
• 2.2 蒸发冷却机理28-29
• 2.3 板外水侧蒸发分析29-33
• 2.3.1 板外水膜传热分析30
• 2.3.2 板外水膜传质分析30-31
• 2.3.3 空气状态参数计算31-33
• 2.4 制冷剂侧传热分析33-34
• 2.4.1 膜状凝结33
• 2.4.2 板内制冷剂冷凝换热系数33-34
• 2.5 总传热系数34-35
• 2.6 小结35-36
• 第三章 蒸发式冷凝器机组性能测试36-52
• 3.1 实验目的36
• 3.2 实验装置36-40
• 3.2.1 系统简介36-38
• 3.2.2 换热板片模块38-40
• 3.3 实验步骤及测试方法40-46
• 3.3.1 实验步骤40-41
• 3.3.2 测试方法和测试数据41-46
• 3.4 实验数据处理46-49
• 3.4.1 数据处理方法46-47
• 3.4.2 冷冻水出水温度与板片热流密度关系47-48
• 3.4.3 冷冻水出水温度与制冷量、功率关系48-49
• 3.4.4 冷冻水出水温度和能效比的关系49
• 3.5 误差分析49-51
• 3.6 小结51-52
• 第四章 板间水-空气两相数值模拟52-66
• 4.1 CFD简介52-56
• 4.1.1 CFD软件介绍52-53
• 4.1.2 数值求解方法53-54
• 4.1.3 数值模拟步骤54-56
• 4.2 计算模型建立56-62
• 4.2.1 计算方法56-59
• 4.2.2 模型计算过程59
• 4.2.3 物理模型与边界条件59-61
• 4.2.4 控制方程61
• 4.2.5 网格划分61-62
• 4.3 计算结果分析62-65
• 4.3.1 流动特性结果分析62-64
• 4.3.2 传热传质结果分析64-65
• 4.4 小结65-66
• 第五章 板间水-空气流动影响因素66-78
• 5.1 空气流速的影响66-70
• 5.1.1 空气流速对流动特性的影响66-68
• 5.1.2 空气流速对传热传质的影响68-70
• 5.2 水流量对传热传质的影响70-72
• 5.3 板片结构对传热传质的影响72-76
• 5.3.1 板片焊点下凹直径的影响72-74
• 5.3.2 板片焊点角度的影响74-76
• 5.4 小结76-78
• 第六章 波纹填料传热与流阻特性分析78-90
• 6.1 冷却系统中的填料使用情况78-79
• 6.2 填料在蒸发式冷凝器中的应用79-81
• 6.3 填料数值模拟81-85
• 6.3.1 填料模型和数值方法81-82
• 6.3.2 流场特征及传热特性82-84
• 6.3.3 物质组分84-85
• 6.3.4 模拟验证85
• 6.4 不同参数影响85-89
• 6.4.1 不同气流速度的影响85-88
• 6.4.2 不同间距的影响88-89
• 6.5 小结89-90
• 总结与展望90-92
• 总结90-91
• 展望91-92
• 参考文献92-97
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果97-98
• 致谢98-99
• 附件99

【参考文献】

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