【摘要】：目前世界和中國面臨著能源緊缺的問題，開發(fā)利用海洋熱能等低品位可再生能源是優(yōu)化能源構(gòu)、緩解能源緊缺、保持可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。低品位熱能的開發(fā)利用需要高效的換熱技術(shù)和裝置，填料塔內(nèi)的空氣-水直接接觸傳熱是一種高效的傳熱方式，可以作為開發(fā)利用低品位能源的有效的技術(shù)手段。自行建立了一套高效的、結(jié)構(gòu)合理的空氣-水直接接觸傳熱設(shè)備，并進(jìn)行了填料塔內(nèi)空氣-水直接接觸傳熱過程的實(shí)驗(yàn)研究，取得了理想的低傳熱溫差和很高的體積傳熱系數(shù)和體積傳熱速率，發(fā)現(xiàn)了操作條件等因素對體積傳熱系數(shù)和體積傳熱速率的影響規(guī)律，提出了兩種以海水為冷熱源的空調(diào)方案，并進(jìn)一步進(jìn)行了空調(diào)方案的設(shè)計(jì)和計(jì)算。本研究對開發(fā)利用低品位水(海水)熱能提供了一條有效地途徑，并為空氣-水直接接觸傳熱過程和裝置的研究和設(shè)計(jì)應(yīng)用提供了一定的指導(dǎo)和參考。研究的主要成果及結(jié)論如下： 1．根據(jù)填料塔內(nèi)空氣-水直接接觸傳熱設(shè)備的特點(diǎn)和要求，自行搭建了實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要和實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的新問題對設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)和完善。在塔內(nèi)填料層上方安裝了液體分布裝置，優(yōu)化了冷卻水的分布狀況；在塔頭部位加裝了除霧沫夾帶裝置，去除了出口空氣中夾帶的霧滴，保證了溫度測量和換熱計(jì)算的準(zhǔn)確性；在塔底部位加裝了液封裝置，避免了空氣從排水管道溢出，保證了空氣流量測定和換熱計(jì)算的準(zhǔn)確性。 2．實(shí)驗(yàn)研究取得了理想的傳熱溫差和很高的體積傳熱系數(shù)、體積傳熱速率和換熱效率。在采用合理可行的水氣比的情況下，傳熱溫差(T_2-t_1)可達(dá)到2℃以內(nèi)，對于利用低品位的水源熱能如海水熱能具有重要意義；采用Dg16聚丙烯CMR散堆填料時(shí)體積傳熱系數(shù)可達(dá)5000～35000 W／(m~3·℃)，大大高于國外的某相似研究結(jié)果，而使用規(guī)整填料時(shí)，即使在水氣分布不太理想的情況下，體積傳熱系數(shù)也可以達(dá)到40000 W／(m~3·℃)左右；CMR填料的體積傳熱速率則大都處于50～200kW／m~3之間，而規(guī)整填料則在水分布不太理想的情況下就可以達(dá)到300 kW／m~3。 實(shí)驗(yàn)取得了很高的體積傳熱速率。CMR填料的體積傳熱速率基本處于 50一200kw/m“之間，而使用規(guī)整填料、在水分布不太理想的情況下，體積傳 熱速率就可以達(dá)到300 kw/m，。 4.通過對大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理，得到了水質(zhì)量流量、空氣質(zhì)量流量、空氣 濕度等操作條件及填料高度等其它因素對于體積傳熱系數(shù)、體積傳熱速率等 參數(shù)的影響規(guī)律。其中，水質(zhì)量流量在填料層高度為0.3m，0.6m，0.8m時(shí)， 與體積傳熱系數(shù)成線性關(guān)系，與國外已發(fā)表的文獻(xiàn)相同。而在填料高度為 0.95m，1.2m，1.4m時(shí)，兩者呈對數(shù)關(guān)系:h，二alnL一b。另外，還擬合出 了三種形式的水質(zhì)量流量與體積傳熱速率的關(guān)系曲線，并且對曲線的出現(xiàn)條 件及其對于確定操作條件等參數(shù)的作用進(jìn)行了討論。通過一系列規(guī)律的發(fā)現(xiàn)， 為確定裝置的最優(yōu)的操作條件和填料塔內(nèi)空氣一水直接接觸傳熱方式的進(jìn)一 步的理論和應(yīng)用研究提供了參考。 5.在取得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和規(guī)律基礎(chǔ)上，進(jìn)行了填料塔內(nèi)空氣一水直接接觸傳熱裝置 與高效的管翅式換熱器的換熱性能和能力比較，發(fā)現(xiàn)前者具有更好的換熱性 能和換熱能力。以溫度相同的海水為冷源，分別以直接接觸換熱方式和間接 式換熱方式冷卻溫度、濕度流量相同的濕空氣，經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn)直接接觸換熱 方式比間接式換熱方式具有冷出氣溫度更低、傳熱能力更大、體積更小、用 水量更少等諸多方面的明顯優(yōu)勢。 6.在不斷完善設(shè)備和認(rèn)識(shí)傳熱過程規(guī)律的基礎(chǔ)上，結(jié)合低品位海水熱能的其它 利用方式，提出了兩種以海水為冷熱源的供冷供熱方案，即海水直接換熱供 冷供熱方案和熱泵+直接換熱方案，并進(jìn)一步對此兩種方案進(jìn)行了流程設(shè)計(jì)。 根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的可能性，參考戶式空調(diào)和集中供冷供熱系統(tǒng)，分別進(jìn)行了小 型(戶式)和大型(集中供冷)兩種空氣一水直接接觸高效換熱供冷方案的設(shè) 計(jì)和計(jì)算。兩種裝置在COP和年用電費(fèi)用方面均優(yōu)于傳統(tǒng)空調(diào)。
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：P733.41

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本文編號(hào)：2716608