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，并采用實驗研究結(jié)合數(shù)值計算和模擬進行分析。目前對于蒸發(fā)式換熱器尚且沒有較為精確的設(shè)計計算公式，實際應(yīng)用中多采用經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式計算。本文通過實驗和理論相結(jié)合的方式對蒸發(fā)式冷卻換熱器進行研究。
　　本文根據(jù)傳熱學(xué)和熱力學(xué)基礎(chǔ)理論，進行假設(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)計算關(guān)聯(lián)式。
　　本文研究噴淋水密度、盤管表面迎面風速和環(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驗臺進行實驗研究，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，此時設(shè)備的整體換熱系數(shù)達到最大值。
　　（2）總傳熱系數(shù)和

3、傳質(zhì)系數(shù)均隨著迎面風速的增大而增大。在實驗風速范圍，當風速為3.04m/s的時候總傳熱系數(shù)曲線出現(xiàn)拐點，繼續(xù)增大風速，總傳熱系數(shù)的增加將會不明顯，從傳熱傳質(zhì)系數(shù)總體分析，設(shè)備最佳風速的取值范圍為3.04m/s~3.22m/s。
　　（3）進口空氣濕球溫度降低，總換熱量將會增大，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。進口空氣相對濕度降低，促進設(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%。
　?。?）理論和實驗分析，水膜傳熱系數(shù)實驗計算值介于國內(nèi)外的計算關(guān)聯(lián)式計算值之間，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)實驗值比關(guān)聯(lián)式計算值要高，傳質(zhì)系數(shù)主要由空氣的質(zhì)量流量決定，根據(jù)實驗數(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、實驗過程對設(shè)備內(nèi)部實驗數(shù)據(jù)測量和實驗現(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、溫度分布和壓力變化隨噴淋水量和迎面風量的變化情況進行模擬。得出盤管表面迎面風速在3.0m/s，噴淋水密度為0.036kg·m-2·s-1的時候換熱器的性能較好，模擬數(shù)據(jù)得出當設(shè)備運行恒定時，空氣出口的溫度低于進口溫度，和實驗數(shù)據(jù)相符合。
　　對蒸發(fā)式冷卻換熱器采用理論和實驗相結(jié)合的研究方式，