為了精準描述濕空氣燃氣輪機循環(huán)中濕化器內(nèi)部氣液兩相間的傳熱傳質(zhì)過程,建立了濕化器內(nèi)部理論計算模型,并利用不同工況下實驗數(shù)據(jù)驗證了濕化器計算模型的準確性。利用該模型計算得到了濕化器內(nèi)水氣溫度、濕度沿濕化器高度方向的分布規(guī)律,結(jié)合實驗數(shù)據(jù)分析了氣液兩相間的顯熱潛熱傳遞及火用值和火用效率的分布情況。結(jié)果表明:水與空氣間傳熱傳質(zhì)的推動力大小沿濕化器高度變化,空氣在濕化器底部迅速降溫,達到飽和狀態(tài),此階段顯熱傳遞占據(jù)主導(dǎo)地位;進入填料階段后,隨著加濕過程的進行,潛熱傳遞逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位;火用損失主要集中在底部位置,合理安排進氣條件可提升濕化器整體性能。 

【文章來源】：熱能動力工程. 2020,35(10)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

濕化器示意及模型分解圖

圖2為濕化器內(nèi)氣液溫度、濕度沿濕化器高度的變化情況。橫坐標代表濕化器高度,最小值為分布器出口處測量點,最大值為頂部出氣位置。由圖2可知,水氣溫度分別沿其流動方向先降低后升高,濕空氣的絕對含濕量沿高度方向逐漸增加,而相對濕度在濕化器底部便迅速達到100%。高溫空氣流經(jīng)氣體分布器,首先撞擊濕化器底部蓄水池水面。由于空氣溫度高于水溫,氣液兩相間存在較大溫差,發(fā)生強烈的傳熱和傳質(zhì),濕空氣溫度迅速下降,含濕量迅速增加達到飽和狀態(tài)。濕化器底部水量較多,與高溫空氣接觸后水溫略微有所上升,水氣溫度在填料處接近相等。填料段內(nèi)氣液溫差一直較小,水溫略高于氣溫,但兩相間仍然存在對流換熱,濕空氣溫度升高,由飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)為不飽和狀態(tài),水分子吸收熱量轉(zhuǎn)化為水蒸氣,進入濕空氣�？諝鉂袂驕囟仁侵傅褥是闆r下,空氣中水蒸氣達到飽和時的空氣溫度,即僅通過蒸發(fā)水分所能達到的最低溫度。干濕球溫差代表著濕空氣可以被加濕的程度。濕化器底部高溫空氣含濕量低,濕球溫度遠低于干球溫度,兩相間傳質(zhì)推動力較大。當空氣與水接觸降溫增濕,相對濕度趨于100%,故35%～55%高度干球溫度略大于濕球溫度。約在55%高度位置濕空氣達到飽和狀態(tài)并一直維持,此階段干濕球溫度基本重合,也就是說兩相間傳質(zhì)推動力較小。在濕化器頂部,水溫明顯高于氣溫,水溫下降較為迅速,濕空氣的溫度持續(xù)升高,含濕量增大,相對濕度保持在100%。

濕化器頂部水溫最高,顯熱傳遞量有所增加。濕化器頂部布置有噴嘴,滴落的水滴與濕空氣直接接觸,水分子蒸發(fā)后先在表面形成一層飽和空氣薄膜,水與濕空氣之間的傳熱和傳質(zhì)過程都通過這層薄膜進行。根據(jù)道爾頓定律,水蒸氣由飽和空氣薄膜向濕空氣側(cè)擴散,擴散速度取決于兩者的水蒸氣分壓力之差。水蒸氣分壓力與溫度相關(guān),濕化器頂部位置水溫高,氣液交界面水蒸氣分壓力大,意味著傳質(zhì)推動力也相應(yīng)變大。蒸發(fā)傳熱量遠大于對流傳熱量,傳質(zhì)伴隨的潛熱傳遞量對總傳熱量的貢獻更大,潛熱傳遞逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。3.3 火用值分布規(guī)律

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]HAT循環(huán)空氣濕化過程研究[D]. 徐震.中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2006



本文編號：3137715