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低温余热发电模型中EHD强化冷凝换热效应研究

张颖  
【摘要】:电动流体力学(Electrohydrodynamics,简称EHD)强化换热,是指在流体中施加一电场,利用电场与流体中的流场、温度场相互耦合而使换热系数增加,从而提高换热效率的一种主动强化换热方法。本文以解决低温余热发电系统中存在的换热器温差小、换热能力差等关键问题为主要目的,开展了EHD强化冷凝换热效应的实验及理论研究。 本文在对国内外相关领域进行了充分调研的基础上,针对低温余热发电特点,自行设计组装了以R11为工质、由蒸发器、EHD冷凝器、汽轮机—发电机组等主要部件组成的有机朗肯循环热力系统模型,并针对这一实验模型进行了EHD强化冷凝换热及发电的实验研究。实验数据显示,在相同换热面积和相同工质流量条件下,在冷凝器内对换热流体施加高压电场,凝结换热系数随着外施电压的升高而增加。在有电晕放电的情况下,凝结换热系数增加加快。文中利用场线坐标法对线—板电极系统的电场、电位及电荷密度的分布进行了数值模拟,得到了场域空间流体所受电场力的分布情况。对模拟结果分析表明,有电晕放电产生的电场可引起场域空间气体的“紊流”并导致换热的增强。最后从流体在电场作用下的受力情况对EHD强化冷凝换热进行了理论上的探讨,并对实验结果进行分析,得出EHD技术对冷凝换热有明显强化效果的结论。 文中所研究的内容是EHD强化冷凝换热技术在低温余热发电工程中一个具体应用,为EHD强化换热技术的实用化提供了实验基础。同时,本文对EHD强化冷凝换热理论研究的扩展也有一定的参考价值。


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