间接蒸发冷却换热器换热特性与阻力特性的实验研究

论文摘要

当今社会,能源问题受到人们广泛关注。出于节约能源和环境保护的需要,蒸发冷却技术得到了广泛的研究和应用。板式间接蒸发冷却器作为蒸发冷却技术的一种重要应用形式,由于其换热效率高、结构紧凑、流动阻力小,其在新风预冷、能量热回收、除湿空调等领域有着重要的应用价值。本文在搭建的蒸发冷却新风实验台基础上,进行了广泛的实验研究。首先对影响间接蒸发冷却器换热性能的各个因素进行了分析,得到如下结论:板式间接蒸发冷却器换热效率随二次空气入口的速度增加而升高,随一次空气入口的温度,二次空气入口的湿球温度升高而升高,随一次空气入口的速度增加而降低。同时,对换热器的阻力特性进行了研究,结果表明:在雷诺数较小时,流动处于层流状态,实际摩擦系数值大于按照f ?Re=64计算值。在测量范围内, f ? Re值恒大于64,且随着雷诺数增加而偏离程度加大。对于高宽比比较大的通道,在计算摩擦系数值时,应充分考虑高宽比的影响。雷诺数大于1700时,流动从层流进入过渡区,在雷诺数大于2100时,流动呈现紊流的特征。通过分离系数的方法,得到了二次空气侧努谢尔特数与二次空气雷诺数之间的变化关系。结果表明,二次空气侧换热强度随二次空气流速增加而加强。根据实验结果和间接蒸发冷却换热器的数学模型计算结果的分析比较,得到在喷水流量37L/h时,换热器壁面润湿率和刘易斯数比值约为0.2。本文的结果可有助于指导间接蒸发冷却换热器的设计和认识间接蒸发冷却器内部传热传质规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 蒸发冷却技术的分类
• 1.2.1 直接蒸发冷却
• 1.2.2 间接蒸发冷却
• 1.3 间接蒸发冷却器的研究历史及现状
• 1.3.1 板翅式间接蒸发冷却器
• 1.3.2 管式间接蒸发冷却器
• 1.3.3 热管式间接蒸发冷却器
• 1.4 开展实验研究的意义
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第2章 间接蒸发冷却换热实验台
• 2.1 实验台设计
• 2.1.1 实验台工作原理
• 2.1.2 板式间接蒸发冷却换热尺寸的选择
• 2.1.3 阀门的选择
• 2.1.4 考虑辐射影响采取的措施
• 2.1.5 流速的选择
• 2.1.6 风速计算
• 2.1.7 挡水板的作用
• 2.1.8 空气整流
• 2.1.9 喷嘴的选择
• 2.1.10 喷嘴的布置
• 2.1.11 智能巡检仪
• 2.1.12 流量计选择
• 2.1.13 风机的选择
• 2.2 实验的目的和任务
• 2.2.1 实验目的
• 2.2.2 实验任务
• 2.3 实验测试的对象
• 2.4 实验台总体结构和工作流程
• 2.5 测量参数及测试仪表
• 2.5.1 温湿度传感器
• 2.5.2 差压计
• 2.5.3 风速传感器
• 2.5.4 热电偶
• 2.6 数据采集系统
• 2.6.1 数据采集基本概念
• 2.6.2 数据采集一般组成
• 2.6.3 实验用到的数据采集系统
• 2.7 实验的数据采集过程
• 2.8 测试流程
• 2.8.1 实验前的准备工作
• 2.8.2 实验方案设计
• 2.8.3 实验流程
• 2.8.4 实验数据处理
• 2.9 普通换热器实验研究方法
• 2.9.1 原理
• 2.9.2 系数整理方法
• 2.10 小结
• 第3章 间接蒸发冷却换热器传热特性的实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 工作原理
• 3.2.1 空气与水之间的热湿交换
• 3.2.2 空气与水直接接触时的热质交换基本方程
• 3.2.3 空气与水直接接触热质交换过程分析
• 3.3 间接蒸发冷却过程换热分析
• 3.4 间接蒸发冷却实验研究方法
• 3.4.1 原理
• 3.4.2 整理方法
• 3.5 换热实验参数测量
• 3.5.1 一次空气参数测量
• 3.5.2 二次空气参数测量
• 3.5.3 能量守恒和质量守恒的验证
• 3.6 实验数据误差分析
• 3.7 实验结果
• 3.7.1 一次空气流速的影响
• 3.7.2 一次空气入口温度的影响
• 3.7.3 二次空气流速的影响
• 3.7.4 二次空气湿球温度的影响
• 3.8 二次空气侧换热准则
• 3.9 结论
• 第4章 间接蒸发冷却换热器阻力特性的实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 有关的换热器阻力特性研究回顾
• 4.3 数据处理
• 4.3.1 雷诺数
• 4.3.2 摩擦阻力系数
• 4.4 阻力特性
• 4.5 结论
• 第5章 间接蒸发冷却换热器的数值模型
• 5.1 引言
• 5.2 间接蒸发冷却器控制微分方程
• 5.3 控制方程组的求解过程
• 5.4 数值结果的分析
• 5.5 影响因素讨论
• 5.5.1 二次空气入口温度
• 5.5.2 壁面润湿率与刘易斯数的比值
• 5.5.3 水气比
• 5.6 理论与数值结果的比较
• 5.7 结果的进一步验证
• 5.8 结论
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录