蒸發(fā)式冷卻換熱器性能研究.pdf

1、蒸發(fā)式冷卻換熱器的熱質(zhì)交換過程十分的復(fù)雜，許多研究人員對如何增強(qiáng)設(shè)備的熱質(zhì)交換性能，從不同的影響因素分析，并采用實(shí)驗(yàn)研究結(jié)合數(shù)值計(jì)算和模擬進(jìn)行分析。目前對于蒸發(fā)式換熱器尚且沒有較為精確的設(shè)計(jì)計(jì)算公式，實(shí)際應(yīng)用中多采用經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式計(jì)算。本文通過實(shí)驗(yàn)和理論相結(jié)合的方式對蒸發(fā)式冷卻換熱器進(jìn)行研究。
　　本文根據(jù)傳熱學(xué)和熱力學(xué)基礎(chǔ)理論，進(jìn)行假設(shè)，簡化模型，建立蒸發(fā)式冷卻換熱器的數(shù)學(xué)模型，分析設(shè)備內(nèi)部、進(jìn)出口和盤管周圍的溫度、焓值變化情況。并

2、給出現(xiàn)有的傳熱傳質(zhì)系數(shù)計(jì)算關(guān)聯(lián)式。
　　本文研究噴淋水密度、盤管表面迎面風(fēng)速和環(huán)境空氣參數(shù)對設(shè)備熱質(zhì)交換性能的影響情況，搭建水-水蒸發(fā)式冷卻換熱器小型實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并由焓差室控制環(huán)境溫度、濕度。研究結(jié)論如下：
　?。?）對于結(jié)構(gòu)確定的設(shè)備，噴淋水密度對總傳熱系數(shù)的影響較大，對傳質(zhì)系數(shù)的影響較小。該設(shè)備最佳循環(huán)水的噴淋密度為0.0314kg·m-2·s-1，此時(shí)設(shè)備的整體換熱系數(shù)達(dá)到最大值。
　?。?）總傳熱系數(shù)和

3、傳質(zhì)系數(shù)均隨著迎面風(fēng)速的增大而增大。在實(shí)驗(yàn)風(fēng)速范圍，當(dāng)風(fēng)速為3.04m/s的時(shí)候總傳熱系數(shù)曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)，繼續(xù)增大風(fēng)速，總傳熱系數(shù)的增加將會(huì)不明顯，從傳熱傳質(zhì)系數(shù)總體分析，設(shè)備最佳風(fēng)速的取值范圍為3.04m/s~3.22m/s。
　?。?）進(jìn)口空氣濕球溫度降低，總換熱量將會(huì)增大，設(shè)備的傳熱傳質(zhì)系數(shù)顯示略有增大。濕球溫度從22℃升高至28℃，總換熱量從14876W降為9804W，總傳熱系數(shù)從599W·m-2·k-1降為576W·m-2

4、·k-1。進(jìn)口空氣相對濕度降低，促進(jìn)設(shè)備熱質(zhì)交換過程，提高傳熱傳質(zhì)系數(shù)。相對濕度從55％增大到85%，設(shè)備總傳熱系數(shù)約降低10%。傳質(zhì)系數(shù)約降低13.7%。
　　（4）理論和實(shí)驗(yàn)分析，水膜傳熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)計(jì)算值介于國內(nèi)外的計(jì)算關(guān)聯(lián)式計(jì)算值之間，噴淋水量、盤管管徑、噴淋水溫和空氣流量都將影響水膜的傳熱系數(shù)。傳質(zhì)系數(shù)實(shí)驗(yàn)值比關(guān)聯(lián)式計(jì)算值要高，傳質(zhì)系數(shù)主要由空氣的質(zhì)量流量決定，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合理論對比分析擬合傳質(zhì)系數(shù)關(guān)聯(lián)式。
　　由于

5、實(shí)驗(yàn)過程對設(shè)備內(nèi)部實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測量和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察存在困難，建立二維、穩(wěn)態(tài)、不可壓縮模型，采用ANSYS軟件中的FLUENT模塊對設(shè)備內(nèi)的空氣流動(dòng)、溫度分布和壓力變化隨噴淋水量和迎面風(fēng)量的變化情況進(jìn)行模擬。得出盤管表面迎面風(fēng)速在3.0m/s，噴淋水密度為0.036kg·m-2·s-1的時(shí)候換熱器的性能較好，模擬數(shù)據(jù)得出當(dāng)設(shè)備運(yùn)行恒定時(shí)，空氣出口的溫度低于進(jìn)口溫度，和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符合。
　　對蒸發(fā)式冷卻換熱器采用理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究方式，