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《东华大学》 2012年
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水平椭圆管在水膜作用下的换热性能研究

许丽洁  
【摘要】:蒸发冷却空调技术是一项利用水蒸发吸热制冷的技术,它是一种环保、高效、经济的冷却方式,具有较低的冷却设备成本,能大幅度降低用电量和用电高峰期对电能的要求,能减少温室气体和CFC的排放量。密闭式冷却塔就是源于工业蒸发冷却器,是一种间接接触式冷却塔。服务对象主要是一些对冷却水清洁度要求较高,或冷却水温控制精度要求较高,不适于采用普通开式冷却塔的应用场合。 由于对环保和节能工作的重视,以及电子、电厂、铸造、食品、化工、建筑等行业的发展,市场对蒸发式冷却器/密闭式冷却塔的需求量增长十分迅速,深入研究蒸发冷却过程的热质交换机理,可以为设备选型及提高蒸发冷却过程的热力学完善度提供理论依据,对节能能源、减少环境污染、改善劳动环境、提高劳动效率有着重要的意义。 密闭式冷却塔的传热性能受换热器结构、环境、风量和喷淋水量等多种因素的影响。换热盘管是密闭式冷却塔的关键部件,直接影响了其换热性能。管型对水膜的影响主要表现在换热面积、水膜流动形态和水膜分布等方面,而改变管型可以有效的提高换热性能。大量研究结果表明液膜的流动形态、更新速率及分布情况将对整个传热性能起重要的作用。本课题旨在研究水平椭圆管换热管在水膜作用下的换热性能。 通过对密闭式冷却塔中的椭圆管进行数值模拟和实验研究,可以得到以下结论: (1)根据搭建实验台的实际运行工况,对实验装置内的空气速度场、温度场和相对湿度进行模拟。空气速度分布图可以为下文的实验数据提供参考依据。温度分布图可以看出盘管附近的温度明显高于其他地方,说明换热发生剧烈。相对湿度分布图说明相对湿度随着空气流动方向呈现逐渐上升的趋势。 (2)实验结果表明椭圆管的传热系数受管内被冷却工质流速、管外喷淋密度和椭圆长宽比的影响,传质系数受进塔风量影响。椭圆管的传热系数随着管内流体流速的增大逐渐增加,当流速继续增大时,传热系数的增加幅度变小;喷淋密度对换热性能的影响较大,传热系数随着喷淋密度的增达而增大,当水膜完全覆盖时,该影响可以忽略;随着进塔风量的增加,盘管传质系数逐渐增加。当风量过大时,可能造成较为严重的飘水现象,对传热传质不利;在盘管横截面周长相等(即用料相同)的前提下,在同种工况下,圆管的总传热系数最大。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TK124

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