本文關(guān)鍵詞：閉式冷卻塔中水平橢圓管傳熱傳質(zhì)性能研究

  更多相關(guān)文章： 閉式冷卻塔 橢圓管 降膜蒸發(fā) 傳熱傳質(zhì)

【摘要】：工業(yè)生產(chǎn)中所用的冷卻塔因冷卻水與空氣直接接觸,水質(zhì)容易受污染,閉式冷卻塔因其環(huán)保、節(jié)能、潔凈等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于化工、冶金等行業(yè)。換熱盤管作為閉式冷卻塔的關(guān)鍵部件,其管型可對提高閉式冷卻塔的換熱性能起到重要影響�；谶@樣的背景,本文通過對閉式冷卻塔(上填料下盤管型)中的橢圓管進行Matlab數(shù)值計算和CFD模擬,對其傳熱傳質(zhì)性能進行分析。主要研究工作和結(jié)論如下:本文針對水平管外液體降膜流動建立了理論模型,應(yīng)用CFD數(shù)值模擬的方法對不同長短軸比(a/b=1.5、2、3、4)的橢圓管管外液體降膜流動形態(tài)及液膜分布進行了數(shù)值研究。通過改變不同管外噴淋密度時水平橢圓單管外降膜流動,計算擬合得到不同長短軸比的橢圓管管外噴淋水膜對流傳熱系數(shù),為本文閉式冷卻塔的設(shè)計計算和Matlab模型預(yù)測提供依據(jù)。模擬結(jié)果表明橢圓管型的水膜對流傳熱系數(shù)隨噴淋水流量的增大而增加。對管外噴淋密度為0.015至0.045kg/(m·s)的范圍內(nèi),在相同工況條件下,隨著長短軸比的增加,橢圓管的水膜對流傳熱系數(shù)逐漸減小。長短軸比為1.5的橢圓管的水膜對流傳熱系數(shù)最大,分別比長短軸比為2、3、4高6.8%-10.4%,21.1%-28.5%,47.9%-66.9%。本文從傳熱傳質(zhì)基本原理出發(fā),用Poppe法分析了橢圓管閉式冷卻塔的熱力性能,構(gòu)建了橢圓管閉式冷卻塔的數(shù)值計算微分方程,利用有限差分法離散,建立橢圓管閉式冷卻塔冷卻水順流式和逆流式的數(shù)學(xué)模型。利用本文擬合得到的不同長短軸比的橢圓管管外噴淋水膜對流傳熱系數(shù),編制橢圓管閉式冷卻塔Matlab設(shè)計校核程序,對閉式冷卻塔中的橢圓管傳熱傳質(zhì)性能進行分析。為了檢驗Matlab模型的正確性,將模型運行工況設(shè)置為與現(xiàn)已有實驗研究相應(yīng)的工況,將模擬計算所得結(jié)果與現(xiàn)已有實驗研究結(jié)果進行對比,得到計算值與實驗值的最大誤差率為16%,說明該數(shù)學(xué)模型準確性滿足實際工程,同時可證明對擬合的管外水膜傳熱系數(shù)經(jīng)驗公式合理。本文對冷卻水方向為順流情況下閉式冷卻塔Matlab模型進行模擬計算,研究橢圓管型閉式冷卻塔性能的結(jié)構(gòu)因素(換熱盤管管徑)和影響橢圓管型閉式冷卻塔性能的運行因素(管內(nèi)冷卻水質(zhì)量流量、噴淋密度、空氣濕球溫度、空氣質(zhì)量流量)對不同長短軸比橢圓管閉式冷卻塔的換熱性能的影響。結(jié)果表明,閉式冷卻塔分別在不同管內(nèi)冷卻水質(zhì)量流量、噴淋密度、空氣濕球溫度、空氣流量等性能參數(shù)及管徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)影響下,相同運行工況時,長短軸比為a/b=2的橢圓管具有最好的冷卻效果。其冷卻水進出口溫差分別比a/b=1.5、3、4大1.65%~21.9%、4.40%~36.90%和2.94%~39.6%,其冷卻效率分別比a/b=1.5、3、4高1.01%~22.28%、3.12%~54.06%和0.39%~55.32%。本文針對具有換熱性能最好的長短軸比為a/b=2的橢圓管,通過Matlab模擬計算,研究了在順流和逆流兩種不同冷卻水流向?qū)υ撻]式冷卻塔內(nèi)流體溫度、焓值分布以及換熱性能影響的比較。結(jié)果表明,順流時具有更大的冷卻水進出口溫差以及更好的冷卻效率。在相同運行工況條件下,順流的冷卻效率比逆流的高8.5%。本文通過Matlab模擬計算,將具有換熱性能最好的長短軸為a/b=2的橢圓管與圓管的閉式冷卻塔換熱性能進行分析比較,設(shè)定橢圓管長半軸為8.2mm,短半軸為4.1mm。選用與該橢圓管具有相同截面周長39.88mm的圓管,其直徑為12.7mm。結(jié)果表明在同一工況下,橢圓管閉式冷卻塔的冷卻水進出口溫差比圓管閉式冷卻塔的大1.57%~16.82%,橢圓管閉式冷卻塔的冷卻效率比圓管的高0.76%~7.75%。由此得到在標準工況下,a/b=2的橢圓管型比與其換熱表面積相同的圓管的冷卻效果更好。
【關(guān)鍵詞】：閉式冷卻塔 橢圓管 降膜蒸發(fā) 傳熱傳質(zhì)
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 主要符號表11-12
• 第一章 緒論12-32
• 1.1 研究背景12-14
• 1.2 閉式冷卻塔簡介14-19
• 1.3 水平管降膜蒸發(fā)19-27
• 1.4 橢圓管研究現(xiàn)狀27-30
• 1.5 本文研究內(nèi)容及意義30-32
• 第二章 橢圓管型管外液膜傳熱傳質(zhì)數(shù)值模擬32-47
• 2.1 水平管外液體降膜流動控制方程32-33
• 2.2 多相流計算模型33-35
• 2.3 壓力速度耦合算法35-39
• 2.4 水平橢圓管外降膜對流傳熱理論模型的建立39-42
• 2.5 橢圓管型管外水膜流動及傳熱傳質(zhì)分析42-46
• 2.6 本章小結(jié)46-47
• 第三章 橢圓管型閉式冷卻塔傳熱傳質(zhì)數(shù)學(xué)模型47-63
• 3.1 填料部分傳熱傳質(zhì)分析48-51
• 3.2 盤管部分傳熱傳質(zhì)分析51-55
• 3.3 邊界條件55-56
• 3.4 模型所涉及物性參數(shù)及經(jīng)驗公式56-60
• 3.5 數(shù)學(xué)模型的模擬計算方法60-62
• 3.6 本章小結(jié)62-63
• 第四章 橢圓管型閉式冷卻塔冷卻性能的模擬分析63-78
• 4.1 模擬結(jié)果的實驗驗證63-65
• 4.2 影響橢圓管型閉式冷卻塔性能的因素65-73
• 4.3 最佳性能的橢圓管長短軸比73-75
• 4.4 冷卻水流向?qū)π阅艿挠绊?/span>75-76
• 4.5 本章小結(jié)76-78
• 第五章 橢圓管與圓管型閉式冷卻塔冷卻性能的比較分析78-84
• 5.1 冷卻水進出口溫差比較79-81
• 5.2 冷卻效率比較81-82
• 5.3 本章小結(jié)82-84
• 第六章 結(jié)論與展望84-86
• 6.1 結(jié)論84-85
• 6.2 展望85-86
• 參考文獻86-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間科研成果93-94
• 致謝94

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 齊春華;徐克;馮厚軍;呂慶春;;橢圓管外液膜流動的數(shù)值模擬及傳熱實驗研究Ⅰ:數(shù)值模擬研究[J];化學(xué)工業(yè)與工程;2012年04期

2 吳佳菲;曾力丁;鄭偉業(yè);周宏劍;朱冬生;;高效閉式冷卻塔的優(yōu)化設(shè)計及節(jié)能運行[J];化學(xué)工程;2012年06期

3 鄭偉業(yè);朱冬生;宋進;曾力丁;周洪劍;;閉式冷卻塔的計算模擬[J];高�；瘜W(xué)工程學(xué)報;2012年02期

4 周文淵;金深洋;鄭小華;金惠珍;;一種新的密閉型濕式冷卻塔的數(shù)學(xué)模型研究[J];工業(yè)用水與廢水;2011年05期

5 鄭偉業(yè);朱冬生;宋進;曾力丁;周洪劍;;新型閉式冷卻塔傳熱傳質(zhì)的實驗研究[J];化學(xué)工程;2011年09期

6 林琳;;盤管加填料混合型閉式冷卻塔的性能分析[J];暖通空調(diào);2011年08期

7 雷賢良;李會雄;顏利波;郭斌;;氣流作用下水平管外液柱偏移特性的數(shù)值模擬研究[J];工程熱物理學(xué)報;2010年11期

8 李楠;劉乃玲;李偉;;干濕兩用冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計及性能分析[J];節(jié)能;2010年11期

9 黃坤;劉振義;宋繼田;李丁;張寶X;;波紋管降膜蒸發(fā)器傳熱性能數(shù)值模擬[J];節(jié)能技術(shù);2009年05期

10 趙順安;李武全;馮晶;;蒸發(fā)冷卻器(閉式塔)的熱力計算方法[J];工業(yè)用水與廢水;2009年03期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 鄭偉業(yè);蒸發(fā)式冷卻器傳熱傳質(zhì)的試驗研究及數(shù)值模擬[D];華東理工大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李偉;橢圓翅片管蒸發(fā)冷卻器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能分析[D];山東建筑大學(xué);2012年

2 鄭小華;城市工業(yè)節(jié)水綜合評價研究[D];華北電力大學(xué)（河北）;2007年

，

本文編號：924557