本文關(guān)鍵詞：板管型蒸發(fā)式冷凝器傳熱與流阻特性及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

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【摘要】：面對能源短缺和環(huán)境惡化的問題,節(jié)能減排已成為全社會的共識。蒸發(fā)式冷凝器作為一種節(jié)能節(jié)水的高效換熱設(shè)備,該技術(shù)的應(yīng)用和推廣對于促進節(jié)能減排具有重要意義。因此,針對蒸發(fā)式冷凝器的研究具有一定的工程應(yīng)用價值。本文對板管型蒸發(fā)式冷凝渦旋冷水機組進行了理論分析和實驗測試,研究了冷凍水出口水溫從7℃升高到11℃的過程中機組性能的變化規(guī)律,結(jié)果表明:隨著冷凍水出口水溫的上升,機組消耗總電功率增加了3.62%,制冷量增大了7.45%,能效比提升了4.26%;同時,蒸發(fā)式冷凝器總傳熱系數(shù)由150.23W/(m2·K)升高至168.15W/(m2·K),顯熱交換量由12.49kW升至19.53kW,潛熱交換量則由165.98kW升至172.02kW,潛熱交換量在總熱交換量的比例由93.00%下降至89.80%。隨著冷凍水出口水溫的提高,噴淋水在循環(huán)過程中溫度整體上升;在冷凍水出口水溫不變的情況下,噴淋水從開始噴灑到回落到水槽的流動過程中,其溫度先增大后減小,回到水槽時溫度與開始噴灑時幾乎一致。本文根據(jù)蒸發(fā)式冷凝器的板管結(jié)構(gòu)建立了板片間噴淋水與空氣流動單元的三維模型,應(yīng)用Fluent軟件中的DPM模型對其板片間的氣-液兩相流進行了模擬計算,對比模擬結(jié)果與實測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),空氣出口干球溫度、濕球溫度和含濕量的誤差均處于5%以內(nèi)。通過數(shù)值模擬的方法研究了噴淋水、入口濕空氣、板間距、板片結(jié)構(gòu)參數(shù)對該型蒸發(fā)式冷凝器板片間傳熱傳質(zhì)的影響,得出以下結(jié)論:噴淋水流量變大,板片的換熱性能提升,但水泵功耗大幅提高,故實際噴淋水流量選擇0.035kg/s;入口濕空氣干球溫度較低對板片換熱性能的改善有利,但是作用較小;入口空氣含濕量越低,板片換熱性能越好;入口空氣流速變大,板片的換熱性能提升,但是增加風(fēng)機功耗,故入口空氣流速選擇時需要綜合考慮;較小的板間距有利于板片換熱性能的提高,但流動損失變大,故板間距選擇25mm;板片凹形結(jié)構(gòu)高度為5mm,大徑為29mm,小徑為12mm時,板片的換熱性能更好。
【關(guān)鍵詞】：板管型 蒸發(fā)冷凝 傳熱特性 流阻特性 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB65;TK124
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 課題研究背景11
• 1.2 冷凝器分類及簡介11-13
• 1.2.1 空氣冷卻式冷凝器11-12
• 1.2.2 水冷式冷凝器12
• 1.2.3 蒸發(fā)式冷凝器12-13
• 1.3 蒸發(fā)式冷凝器的研究進展13-19
• 1.3.1 國外研究進展13-15
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.3 板管型蒸發(fā)式冷凝器的發(fā)展現(xiàn)狀17-19
• 1.4 課題研究內(nèi)容19-20
• 第二章 板管型蒸發(fā)式冷凝器熱質(zhì)交換理論分析20-32
• 2.1 板管型蒸發(fā)式冷凝器20-23
• 2.2 蒸發(fā)冷卻原理23-26
• 2.2.1 濕空氣狀態(tài)參數(shù)23-25
• 2.2.2 水與空氣的熱濕交換分析25-26
• 2.2.3 蒸發(fā)式冷凝器板間濕空氣狀態(tài)變化分析26
• 2.3 傳熱傳質(zhì)過程數(shù)學(xué)解析26-28
• 2.4 傳熱計算公式28-30
• 2.4.1 制冷劑與板壁的對流換熱系數(shù) αr29
• 2.4.2 空氣和水膜側(cè)對流換熱系數(shù) αw29-30
• 2.4.3 空氣和水膜側(cè)傳質(zhì)系數(shù)30
• 2.5 壓力計算30-31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 第三章 板管型蒸發(fā)式冷凝器實驗研究32-46
• 3.1 實驗系統(tǒng)與裝置32-36
• 3.1.1 實驗系統(tǒng)32
• 3.1.2 實驗裝置和組件32-36
• 3.2 測試內(nèi)容36-37
• 3.2.1 實驗步驟36
• 3.2.2 測量內(nèi)容與方法36-37
• 3.3 實驗數(shù)據(jù)處理37-40
• 3.3.1 數(shù)據(jù)處理方法37-39
• 3.3.2 誤差分析39-40
• 3.4 實驗結(jié)果分析40-45
• 3.4.1 不同制冷工況下機組能效比的變化40-41
• 3.4.2 不同制冷工況下蒸發(fā)式冷凝器顯熱和潛熱交換量的變化41-42
• 3.4.3 不同制冷工況下噴淋水在流動過程中的溫度變化42-44
• 3.4.4 不同制冷工況下蒸發(fā)式冷凝器傳熱系數(shù)的變化44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 板間傳熱傳質(zhì)的數(shù)值模擬46-58
• 4.1 模型建立46-50
• 4.1.1 建立幾何模型46-47
• 4.1.2 模型簡化處理47-48
• 4.1.3 控制方程48-50
• 4.2 數(shù)值模擬50-51
• 4.2.1 網(wǎng)格劃分50
• 4.2.2 計算方法50-51
• 4.2.3 邊界條件51
• 4.3 結(jié)果分析51-56
• 4.3.1 速度分析51-53
• 4.3.2 壓力分析53-54
• 4.3.3 溫度分析54-55
• 4.3.4 組分分布分析55-56
• 4.4 對比驗證56
• 4.5 本章小結(jié)56-58
• 第五章 板管型蒸發(fā)式冷凝器仿真分析58-87
• 5.1 噴淋水的影響58-63
• 5.2 濕空氣的影響63-73
• 5.2.1 濕空氣的狀態(tài)63-69
• 5.2.2 濕空氣的流速69-73
• 5.3 板間距的影響73-77
• 5.4 板片結(jié)構(gòu)的優(yōu)化77-86
• 5.4.1 凹形結(jié)構(gòu)高度H的優(yōu)化78-82
• 5.4.2 凹形結(jié)構(gòu)直徑D1和D2的優(yōu)化82-86
• 5.5 本章小結(jié)86-87
• 總結(jié)與展望87-89
• 本文工作總結(jié)87-88
• 未來展望88-89
• 參考文獻(xiàn)89-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果95-96
• 致謝96-97
• 附件97

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