蒸发式冷凝器传热传质理论分析及实验研究

发布时间：2017-03-22 17:04

  本文关键词：蒸发式冷凝器传热传质理论分析及实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在现代社会中,制冷技术的应用已涉及到国民经济的各个部门以及人们的日常生活。而我国水资源匮乏,尤其近年来电力资源日趋紧张的局势下,对制冷系统的节能有了更高的要求,促使具有节水、节能、结构紧凑和占地面积小等优点的蒸发式冷凝器在制冷系统中得到了快速的应用,但其应用缺乏强有力的实验数据和理论设计作为指导依据。 蒸发式冷凝器传热传质过程是非常复杂的,本文首先就蒸发式冷凝器的管外空气流、水流及整个传热传质过程进行了分析,建立了数学模型,给出了边界条件和现有的传热传质经验计算公式。 在传热传质理论分析基础上,建立了蒸发式冷凝器制冷系统实验台,既可对制冷系统制冷性能进行研究,又可单独对蒸发式冷凝器的传热传质性能进行可视化和实验测试研究。 通过对不同条件下蒸发式冷凝器管外水膜的流动可视化实验研究表明,360°大流量防堵喷嘴B、扭曲管和管表面亲水涂层处理,能获得更好的水膜分布效果,进而减少水膜热阻,增大空气和水膜热质交换的接触面积,达到提高蒸发式冷凝器的整体换热性能的目的。另外,还对管外水膜的温度变化进行了实验研究,结果表明,蒸发式冷凝器有一个最佳喷淋水量,其换热过程主要是由循环冷却水的显热换热和蒸发换热交替起控制作用构成的,在稳定操作条件下运行一段时间后水盘中的水温能保持较好的恒定。 本文重点研究了蒸发式冷凝器制冷系统的制冷性能和蒸发式冷凝器的传热性能,表明蒸发式冷凝器的最小喷淋密度为0.043kg·m-1·s-1,安全起见,实验选取最小喷淋密度为0.047 kg·m-1·s-1,最佳迎面风速为2.9～3.1m·s-1,能效比高达4.5～5。通过实验数据回归分析,得到了管外水膜传热系数和管外空气对流传热传质系数的计算关联式,实验测量值与计算值的相对误差均在10%以内,并且将实验关联式和国内外学者的关联式进行比较,表明实验关联式具有较好的正确性。 分析各传热传质系数数据表明,空气与水膜直接接触传热传质阻力和管外冷却水膜传热热阻为蒸发式冷凝器传热过程的主要控制因素。由此,提出采取在蒸发式冷凝器换热盘管底部和进风格栅之间加入填料来强化蒸发式冷凝器的传热,实验结果表明,在相同操作条件下,总传热系数提高了7.2%～16.9%,空气对流传热膜系数提高了29.6%～66.3%,传质膜系数提高了34.5%～63.4%,制冷系统能效比提高了0.4%～3.5%,但制冷量减少了3.5%～9.1%。
【关键词】：蒸发式冷凝器 传热传质 水膜 制冷 强化
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TQ021
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 研究背景11-17
• 1.1.1 制冷技术应用简介11-12
• 1.1.2 冷凝器的类型及特点12-17
• 1.2 本课题提出的目的意义17-18
• 1.3 蒸发式冷凝器的研究文献综述18-21
• 1.3.1 国外研究进展18-20
• 1.3.2 国内研究进展20-21
• 1.4 蒸发式冷凝器的发展现状21-25
• 1.5 本课题的来源及主要研究内容25
• 1.6 本章小结25-27
• 第二章 蒸发式冷凝器传热传质分析27-43
• 2.1 前言27-28
• 2.2 换热盘管管间空气和水的流动分析28-32
• 2.2.1 空气参数的变化28-30
• 2.2.3 水膜和空气的相互作用30-32
• 2.3 传热传质数学模型32-37
• 2.3.1 条件假设33-34
• 2.3.2 传热传质基本方程34
• 2.3.3 空气和水蒸气的热力计算方程34-35
• 2.3.4 过程能量守恒方程35
• 2.3.5 数学模型的整理35-37
• 2.3.6 边界条件37
• 2.4 模型中各参数的确定37-41
• 2.4.1 管内冷凝传热系数 α_k的计算37-38
• 2.4.2 管外水膜传热系数 α_w的计算38-39
• 2.4.3 管外空气对流传热系数αwa 的计算39-41
• 2.4.4 管外空气对流传质系数αm 的计算41
• 2.5 本章小结41-43
• 第三章 实验装置及方法43-53
• 3.1 实验目的43
• 3.2 实验装置介绍43-48
• 3.2.1 制冷剂氟利昂R2245
• 3.2.2 蒸发式冷凝器45-47
• 3.2.3 系统其它部件47-48
• 3.3 测试方法48-50
• 3.3.1 温湿度测量48
• 3.3.2 流量测量48-49
• 3.3.3 压力测量49
• 3.3.4 压差测量49
• 3.3.5 功率测量49-50
• 3.3.6 流场测量50
• 3.4 数据采集系统50-51
• 3.5 参数控制调节51
• 3.5.1 蒸发式冷凝器通风量调节51
• 3.5.2 蒸发式冷凝器循环冷却水喷淋水量调节51
• 3.6 实验基本步骤和注意事项51-52
• 3.6.1 实验基本步骤51
• 3.6.2 注意事项51-52
• 3.7 实验误差分析52
• 3.8 本章小结52-53
• 第四章 蒸发式冷凝器管外水膜流动实验研究53-65
• 4.1 前言53
• 4.2 水膜分布影响因素的研究53-60
• 4.2.1 喷嘴对水膜分布的影响53-56
• 4.2.2 管型对水膜分布的影响56-59
• 4.2.3 管表面性质对水膜分布的影响59-60
• 4.3 水膜温度分布研究60-64
• 4.3.1 水膜温度的稳定过程60-61
• 4.3.2 风量对水膜温度的影响61-62
• 4.3.3 喷淋水量对水膜温度的影响62-63
• 4.3.4 水膜温度的纵向分布63-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第五章 蒸发式冷凝器性能实验研究65-84
• 5.1 前言65
• 5.2 实验过程65-66
• 5.2.1 喷淋水量影响的实验65-66
• 5.2.2 风量影响的实验66
• 5.3 实验数据处理计算66-69
• 5.3.1 空气参数计算66-67
• 5.3.2 制冷量Q_o 的计算67
• 5.3.3 冷凝热负荷Q_c 的计算67
• 5.3.4 冷凝器总传热系数K 和热流密度q_f 的计算67
• 5.3.5 管外水膜传热系数α_w 和空气对流传热系数α_(wa) 的计算67-68
• 5.3.6 传质系数α_m 的计算68
• 5.3.7 能效比EER 的计算68-69
• 5.4 实验结果与分析69-77
• 5.4.1 喷淋密度的影响69-72
• 5.4.2 迎面风速的影响72-76
• 5.4.3 湿球温度的影响76-77
• 5.5 实验结果回归77-79
• 5.5.1 回归方法77
• 5.5.2 回归结果77-79
• 5.6 实验结果比较79-82
• 5.6.1 α_w 计算结果对比79-80
• 5.6.2 α_(wa) 计算结果对比80-82
• 5.6.3 α_m 计算结果对比82
• 5.7 本章小结82-84
• 第六章 蒸发式冷凝器强化传热实验研究84-92
• 6.1 前言84
• 6.2 实验过程84-85
• 6.2.1 填料选用84
• 6.2.2 实验基本步骤84-85
• 6.3 实验结果与分析85-90
• 6.3.1 运行参数的影响85-86
• 6.3.2 制冷性能的影响86-87
• 6.3.3 传热传质性能的影响87-90
• 6.4 本章小结90-92
• 结论与建议92-94
• 参考文献94-99
• 物理量名称及符号表99-101
• 在学期间发表与学位论文内容相关的学术论文101-104
• 致谢104-106
• 附录106-108

【引证文献】

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  本文关键词：蒸发式冷凝器传热传质理论分析及实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：261894