本文關(guān)鍵詞：煙氣源熱泵系統(tǒng)開發(fā)及繞管式冷凝器研究

  更多相關(guān)文章： 燃?xì)忮仩t 煙氣源熱泵系統(tǒng) 繞管式冷凝器 強(qiáng)化換熱 數(shù)值模擬

【摘要】：天然氣作為一種清潔能源被越來越多的行業(yè)所利用,特別是在鍋爐行業(yè),燃?xì)忮仩t正在逐漸替代煤粉鍋爐。但是燃?xì)忮仩t的排煙溫度較高,直接排放到大氣中造成能源浪費(fèi)和熱污染問題。為降低燃?xì)忮仩t排煙溫度,回收煙氣余熱,本文借鑒空氣源熱泵的原理,開發(fā)了一套煙氣源熱泵系統(tǒng),并對(duì)系統(tǒng)中繞管式冷凝器進(jìn)行數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究。完成的主要工作及結(jié)論如下:(1)針對(duì)1T/h燃?xì)鉄崴仩t的排煙,通過熱力計(jì)算設(shè)計(jì)了煙氣源熱泵系統(tǒng)中的四個(gè)關(guān)鍵設(shè)備,理論計(jì)算結(jié)果顯示,鍋爐煙氣溫度從80℃降低到50℃,可回收煙氣中的總熱量39kW,每小時(shí)能夠?qū)?997Kg的50℃的回水加熱到70℃,且煙氣源熱泵系統(tǒng)的COP達(dá)到4.8。(2)以水為換熱流體,建立不同管徑(6mmd014mm)、不同層間距(2mmS24.5mm)和不同軸向間距(2mmZ14mm)的繞管式冷凝器模型,應(yīng)用Fluent軟件在Re=8000~20000范圍內(nèi)對(duì)繞管式冷凝器殼側(cè)流體的換熱及流動(dòng)狀況進(jìn)行了數(shù)值模擬,模擬結(jié)果表明:在6mmd014mm的范圍內(nèi),相同條件下管徑越小殼側(cè)流體的Nu越大,最小管徑換熱器的Nu數(shù)比最大管徑提高46~51%,換熱器的強(qiáng)化換熱綜合評(píng)價(jià)因子PEC在d0=6mm時(shí)達(dá)到最大值。在2mmS24.5mm的范圍內(nèi),相同條件下層間距越小殼側(cè)流體的Nu越大,最小層間距換熱器殼側(cè)流體流動(dòng)的Nu比最大層間距提高1.6~2.3%,PEC在S2=3.5mm時(shí)達(dá)到極大值。在軸向間距2mmZ14mm的范圍內(nèi),相同條件下軸向間距越大,殼側(cè)流體的Nu數(shù)越大,最大軸向間距換熱器的Nu比最小軸向間距提高46~51%,PEC在Z=14mm時(shí)達(dá)到極大值。(3)搭建了繞管式冷凝器性能測(cè)試臺(tái),對(duì)Y型和K型繞管式冷凝器的換熱性能進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明:殼側(cè)水在Re=2800~13000的條件下,Y型繞管式冷凝器的傳熱系數(shù)比K型高3.4%~17.9%,壓降比K型小9.8%~61%,阻力系數(shù)比K型小9.8~61%,換熱系數(shù)比K型高8.7~11.6%,Y型冷凝器的PEC值大于1,所以說Y型繞管冷凝器的綜合性能更好。
【關(guān)鍵詞】：燃?xì)忮仩t 煙氣源熱泵系統(tǒng) 繞管式冷凝器 強(qiáng)化換熱 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK229.8;TK115
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 符號(hào)說明10-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 課題研究背景及意義11-13
• 1.1.1 課題研究背景11
• 1.1.2 課題研究意義11-12
• 1.1.3 燃?xì)忮仩t煙氣余熱利用技術(shù)12-13
• 1.2 熱泵系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 熱泵系統(tǒng)技術(shù)簡(jiǎn)介13-15
• 1.2.2 空氣源熱泵系統(tǒng)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 煙氣源熱泵系統(tǒng)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 繞管式換熱器研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3.1 繞管式換熱器殼側(cè)研究現(xiàn)狀18
• 1.3.2 繞管式換熱器管側(cè)研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容20-21
• 2 煙氣源熱泵系統(tǒng)開發(fā)21-38
• 2.1 燃?xì)忮仩t煙氣的余熱量計(jì)算21-25
• 2.1.1 天然氣的消耗率21-22
• 2.1.2 燃燒所需的空氣量及生成的煙氣量22-23
• 2.1.3 煙氣的露點(diǎn)23-24
• 2.1.4 煙氣中水蒸氣的冷凝率24
• 2.1.5 煙氣余熱量計(jì)算24-25
• 2.2 煙氣源熱泵系統(tǒng)的熱力計(jì)算25-27
• 2.2.1 熱力循環(huán)參數(shù)確定25-27
• 2.2.2 熱泵循環(huán)過程的的熱力計(jì)算27
• 2.3 煙氣源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)27-38
• 2.3.1 熱管蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算29-34
• 2.3.2 壓縮機(jī)選型34-35
• 2.3.3 繞管式冷凝器的設(shè)計(jì)計(jì)算35-38
• 3 繞管式冷凝器殼側(cè)數(shù)值模擬的模型建立38-45
• 3.1 物理模型38-39
• 3.2 幾何模型39
• 3.3 數(shù)學(xué)模型39-40
• 3.4 邊界條件類型40-41
• 3.4.1 進(jìn)口邊界條件40-41
• 3.4.2 出口邊界條件41
• 3.4.3 壁面邊界條件41
• 3.5 其他設(shè)置41-43
• 3.5.1 模型假設(shè)41-42
• 3.5.2 流體物性42
• 3.5.3 算法及精度42
• 3.5.4 網(wǎng)格無關(guān)性考核42
• 3.5.5 湍流模型的考核42-43
• 3.6 數(shù)據(jù)處理43-45
• 4 數(shù)值模擬結(jié)果及分析45-64
• 4.1 不同管徑繞管式冷凝器殼側(cè)流體流動(dòng)及換熱狀況45-52
• 4.1.1 幾何模型45
• 4.1.2 數(shù)值模擬結(jié)果及分析45-52
• 4.2 不同層間距繞管式冷凝器殼側(cè)流體流動(dòng)及換熱狀況52-58
• 4.2.1 幾何模型52-53
• 4.2.2 數(shù)值模擬結(jié)果及分析53-58
• 4.3 不同軸向間距繞管式冷凝器殼側(cè)流體流動(dòng)及換熱狀況58-64
• 4.3.1 幾何模型58-59
• 4.3.2 數(shù)值模擬結(jié)果及分析59-64
• 5 繞管式冷凝器的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究64-74
• 5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>64
• 5.2 實(shí)驗(yàn)原理及裝置64-66
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)原理64-65
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置65-66
• 5.3 實(shí)驗(yàn)流程66-67
• 5.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理67-68
• 5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析68-70
• 5.6 K型繞管式冷凝器模擬驗(yàn)證研究70-74
• 5.6.1 K型繞管式冷凝器幾何模型70-71
• 5.6.2 K型繞管式冷凝器網(wǎng)格劃分71
• 5.6.3 數(shù)值模擬相關(guān)設(shè)置71-72
• 5.6.4 數(shù)值模擬結(jié)果分析72-74
• 6 結(jié)論與展望74-76
• 6.1 結(jié)論74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果79-80
• 致謝80

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