蒸发式冷却换热器性能研究

发布时间：2017-09-22 05:09

  本文关键词：蒸发式冷却换热器性能研究

  更多相关文章： 蒸发式冷却换热器 传热传质 风水配比 空气参数 数值模拟

【摘要】：蒸发式冷却换热器的热质交换过程十分的复杂,许多研究人员对如何增强设备的热质交换性能,从不同的影响因素分析,并采用实验研究结合数值计算和模拟进行分析。目前对于蒸发式换热器尚且没有较为精确的设计计算公式,实际应用中多采用经验关联式计算。本文通过实验和理论相结合的方式对蒸发式冷却换热器进行研究。本文根据传热学和热力学基础理论,进行假设,简化模型,建立蒸发式冷却换热器的数学模型,分析设备内部、进出口和盘管周围的温度、焓值变化情况。并给出现有的传热传质系数计算关联式。本文研究喷淋水密度、盘管表面迎面风速和环境空气参数对设备热质交换性能的影响情况,搭建水-水蒸发式冷却换热器小型实验台进行实验研究,并由焓差室控制环境温度、湿度。研究结论如下:(1)对于结构确定的设备,喷淋水密度对总传热系数的影响较大,对传质系数的影响较小。该设备最佳循环水的喷淋密度为0.0314kg·m-2·s-1,此时设备的整体换热系数达到最大值。(2)总传热系数和传质系数均随着迎面风速的增大而增大。在实验风速范围,当风速为3.04m/s的时候总传热系数曲线出现拐点,继续增大风速,总传热系数的增加将会不明显,从传热传质系数总体分析,设备最佳风速的取值范围为3.04m/s~3.22m/s。(3)进口空气湿球温度降低,总换热量将会增大,设备的传热传质系数显示略有增大。湿球温度从22℃升高至28℃,总换热量从14876W降为9804W,总传热系数从599W·m-2·k-1降为576W·m-2·k-1。进口空气相对湿度降低,促进设备热质交换过程,提高传热传质系数。相对湿度从55%增大到85%,设备总传热系数约降低10%。传质系数约降低13.7%。(4)理论和实验分析,水膜传热系数实验计算值介于国内外的计算关联式计算值之间,喷淋水量、盘管管径、喷淋水温和空气流量都将影响水膜的传热系数。传质系数实验值比关联式计算值要高,传质系数主要由空气的质量流量决定,根据实验数据结合理论对比分析拟合传质系数关联式。由于实验过程对设备内部实验数据测量和实验现象观察存在困难,建立二维、稳态、不可压缩模型,采用ANSYS软件中的FLUENT模块对设备内的空气流动、温度分布和压力变化随喷淋水量和迎面风量的变化情况进行模拟。得出盘管表面迎面风速在3.0m/s,喷淋水密度为0.036kg·m-2·s-1的时候换热器的性能较好,模拟数据得出当设备运行恒定时,空气出口的温度低于进口温度,和实验数据相符合。对蒸发式冷却换热器采用理论和实验相结合的研究方式,得出实验台的最佳喷淋密度和迎面风速以及空气参数对热质交换的影响情况。得出水膜表面热质交换参数的主要影响因素。对今后的蒸发式换热器的设计研究提供参考。
【关键词】：蒸发式冷却换热器 传热传质 风水配比 空气参数 数值模拟
【学位授予单位】：天津商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK172
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 前言10-21
• 1.1 研究背景10-13
• 1.1.1 蒸发式冷却换热器的应用介绍10-11
• 1.1.2 蒸发式冷却换热器的介绍11-13
• 1.2 蒸发冷却技术研究意义13-14
• 1.3 国内外研究现状14-20
• 1.3.1 国外研究现状14-17
• 1.3.2 国内研究现状17-20
• 1.4 课题研究内容20
• 1.5 本章小结20-21
• 第二章 蒸发式换热器传热传质过程理论分析21-37
• 2.1 盘管表面水膜形态以及空气状态参数的变化22-23
• 2.2 传热传质数学模型23-28
• 2.2.1 条件假设23
• 2.2.2 整个过程控制体内质量和能量参数的确定23-28
• 2.3 传热传质过程中各个参数的确定28-36
• 2.3.1 管内工质的对流换热系数 αi28-29
• 2.3.2 管外壁与水膜之间的对流换热系数 αw29-32
• 2.3.3 管外水膜与空气的对流换热系数 αwa32-33
• 2.3.4 管外空气水膜传质系数Km33-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 实验装置及实验方法37-44
• 3.1 实验目的37
• 3.2 实验装置介绍37-38
• 3.3 实验设备和测量仪器38-41
• 3.3.1 实验设备38-40
• 3.3.2 测试仪器40-41
• 3.4 实验方法41-43
• 3.4.1 实验流程42
• 3.4.2 实验注意事项42-43
• 3.5 误差分析43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 蒸发式冷却换热器传热传质实验研究44-59
• 4.1 实验方案44-46
• 4.1.1 参数的测量44-45
• 4.1.2 实验运行45-46
• 4.2 实验数据处理46-47
• 4.3 结果与分析47-55
• 4.3.1 喷淋水流量的影响47-50
• 4.3.2 迎面风速的影响50-52
• 4.3.3 湿球温度的影响52-54
• 4.3.4 相对湿度对传热传质的影响54-55
• 4.4 实验结果回归55-58
• 4.4.1 水膜传热系数55
• 4.4.2 传质系数关联式55-56
• 4.4.3 传质系数Km的拟合公式56-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 数值模拟研究59-69
• 5.1 网格划分59-60
• 5.2 FLUENT模拟过程60-62
• 5.2.1 模型的控制方程61
• 5.2.2 边界条件设定61-62
• 5.3 模拟结果及分析62-67
• 5.3.1 风速场的稳态分布分析62-65
• 5.3.2 喷淋水流量对盘管表面稳态影响65-67
• 5.4 本章小结67-69
• 第六章 结论与展望69-71
• 6.1 结论69
• 6.2 展望69-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士期间论文75-76
• 致谢76-77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 李元希;蒋翔;朱冬生;张景卫;王长宏;;钢质管型对蒸发式冷凝器传热的影响[J];高校化学工程学报;2009年02期

2 蒋翔;朱冬生;吴治将;李元希;汪南;;立式蒸发式冷凝器传热传质的CFD模拟[J];高校化学工程学报;2009年04期

3 朱冬生;沈家龙;蒋翔;徐丽;欧阳惕;;蒸发式冷凝器管外水膜流动实验研究[J];化学工程;2006年08期

4 朱冬生;尹应德;蒋翔;吴高烈;陈广宇;;蒸发式冷凝制冷系统性能实验研究[J];太阳能学报;2011年08期

5 郝亮,阚杰,袁秀玲;蒸发式冷凝器稳态模型数值模拟[J];制冷与空调;2005年04期

6 徐鑫祥;娄锦培;徐灿根;;蒸发式冷凝器在制冷系统中的节能[J];制冷学报;1993年03期

7 蒋翔;朱冬生;钟朝安;;气候条件对高效蒸发式冷凝机组性能的影响[J];制冷学报;2008年01期

，

本文编号：898935