蒸发式冷凝器管外水膜传热性能实验研究

在一个单级压缩制冷循环系统中研究了蒸发式冷凝器管外水膜的传热性能.建立了蒸发式冷凝器管外水膜传热性能测试实验平台,调节不同操作参数,测试了喷淋密度和迎面风速对管外水膜传热性能的影响.结果表明,在实验条件下,管外水膜传热系数的实验值介于511.6～763.57 W·m-2·K-1.喷淋密度从0.023 kg·m-1·s-1增至0.059 kg·m-1·s-1和迎面风速从2.1 m·s-1增至3.3 m·s-1,实验条件下管外水膜传热系数的平均变化率分别为增加47.3%和减少5.5%,可见,管外水膜的传热主要受喷淋密度的影响.另外,通过对实验数据回归得到了管外水膜传热系数计算关联式,回归相关系数R为0.98,标准偏差为7.5%.最后,将实验关联式和国内外学者的关联式进行比较,表明实验得出的管外水膜传热系数计算关联式具有较好的一致性.管外水膜传热性能的实验结果对蒸发式冷凝器的设计和实际应用具有一定的指导意义.     

基于扁管的蒸发式冷凝器管外传热传质特性研究

强化蒸发式冷凝器管外传热传质可有效降低系统能耗，利用Fluent软件，结合自编译程序及组分输运模型对扁管蒸发式冷凝器管外传热传质过程建模，选取了等周长圆管模型进行比较，研究了二者传热传质性能的差异。通过研究管外液膜厚度及速度，以及管外温度分布和含湿量的变化规律，对比了扁管和圆管的平均表面传热系数，结果表明扁管的平均表面传热系数于圆管提升了9.04%。模拟了风速从1.5 m·s^-1变化至3 m·s^-1以及喷淋密度从0.15 kg·m^-1·s^-1增加至0.3 kg·m^-1·s^-1时对扁管式蒸发式冷凝器换热的影响，得到随着风速及喷淋密度的增加其平均表面传热系数分别增加了5.68%和30.26%。对扁管式蒸发式冷凝器管外的传热传质特性的研究为其应用提供了理论指导。     

基于扁管的蒸发式冷凝器管外传热传质特性研究

强化蒸发式冷凝器管外传热传质可有效降低系统能耗,利用Fluent软件,结合自编译程序及组分输运模型对扁管蒸发式冷凝器管外传热传质过程建模,选取了等周长圆管模型进行比较,研究了二者传热传质性能的差异。通过研究管外液膜厚度及速度,以及管外温度分布和含湿量的变化规律,对比了扁管和圆管的平均表面传热系数,结果表明扁管的平均表面传热系数于圆管提升了9.04%。模拟了风速从1.5 m·s~(-1)变化至3 m·s~(-1)以及喷淋密度从0.15 kg·m~(-1)·s~(-1)增加至0.3 kg·m~(-1)·s~(-1)时对扁管式蒸发式冷凝器换热的影响,得到随着风速及喷淋密度的增加其平均表面传热系数分别增加了5.68%和30.26%。对扁管式蒸发式冷凝器管外的传热传质特性的研究为其应用提供了理论指导。     

水平管外水膜流型判据与特征长度

建立了蒸发式冷凝器水平管外水膜流动测试装置。观测发现水膜流动指示剂扩张角小于30°时,水膜湍流明显;扩张角大于50°时,水膜层流明显。研究了水平管外水膜流型随管径及喷淋量的变化,归纳出管外水膜层流临界Reynolds数阈值为15,湍流临界Reynolds数阈值为25。喷淋量增加的过程中,粗管比细管更容易达到湍流。管外水膜流动Reynolds数中的特征长度与水膜厚度一个量级。水膜越厚,特征长度越大;且管径越大,特征长度越大。     

内翅板蒸发式冷凝器水膜流动特性

为了提高蒸发式冷凝器板外换热性能以及增强板外气液两相流动,设计了4种新型内翅板蒸发式冷凝器换热板片结构,实验测试不同喷淋密度下各换热板片上的水膜流动形态及喷淋密度对板片换热性能的影响。结果表明:水膜厚度随喷淋密度减小而减薄;喷淋密度较大时,受板片结构及气液剪切力影响,水膜流动向中心区域聚集,且部分区域会出现水膜飞溅现象;随着喷淋密度减小,水膜飞溅现象逐渐消失,但在低喷淋密度时部分板片会有"干斑"现象。半圆波纹板片在喷淋密度分别为0.524kg/(m·s)、0.738kg/(m·s)、0.905kg/(m·s)时,换热性能均优于其他换热板片,且在此喷淋密度时,板片换热面积及水膜稳定时间是影响其换热性能的主要因素。本实验研究为内翅板蒸发冷凝器的工程应用和设计提供理论指导。     

钢质管型对蒸发式冷凝器传热的影响

蒸发式冷凝器是一种高效冷却散热设备,其传热性能目前还需要深入研究.在总结蒸发式冷凝器传热特点的基础上,提出了采用新的钢质弹形管、扭曲管和弹形.扭曲间断管强化传热的新结构,并测试了它们应用于蒸发式冷凝器的流动与传热性能,与传统的圆管和椭圆管进行了对比.研究结果表明,在冷却水喷淋密度为0.06 kg·m-1s-1、管截面风速为3.4 m·s-1时,椭圆管、弹形管、扭曲管和间断管比圆管总传熟系数K分别高19.2%、24.4%、26.8%和31.2%.管内冷凝、管外水和空气的传热过程对总传热性能均有重要影响,弹形管可有效强化管外水膜与空气间的传热,同时降低空气流动压降;扭曲管可改善水膜分布,强化水膜传热,同时会增大空气流动压降:弹形-扭曲间断管可同时强化水膜、水膜与空气间的传热,略为减小空气流动压降.     

新型闭式冷却塔传热传质的实验研究

建立了椭圆管式闭式冷却塔的实验测试平台,通过改变管内水进口温度和流量、空气质量流量、空气干湿球温度、喷淋水流量等以测试其传热性能,采用Poppe和Dreybal的假设处理数据,得到了管外水膜对流传热系数和水膜与空气传质系数,实验结果表明:水膜传热系数是空气质量流量和喷淋水温度的函数,与已知文献中Mizushina,Ni...     

蒸发式换热器可旋转喷头获专利

<正>由洛阳隆华传热节能股份有限公司研发的蒸发式换热装备可旋转式喷头,2014年1月获国家实用新型专利。这种可旋转式喷头使喷淋水在换热管表面形成均匀水膜,并与管内的工艺流体进行换热。它解决了蒸发式换热装备普遍采用的螺旋式喷头或吊篮式喷头喷出的水雾化效果差、布水面积小以及在换热管表面形成的水膜厚薄不均等问题,同时也解决了布水不均造成的布风不均、换热效果差的难题。     

异形管蒸发式冷凝器的性能与工业应用

提出了弹形管和扭曲管提升蒸发式冷凝器性能,测试了冷却水喷淋密度和风速对传热与能耗性能的影响,并与圆管进行了对比.结果表明,水喷淋密度和空气流速对蒸发式冷凝器性能均有重要影响,适宜传热的水喷淋密度为0.05～0.065 kg/(m·s),适宜的风速为2.6～3.4 m/s;弹形管比圆管的传热系数高9.2%～19.0%而能耗低2.6%～4.9%,扭曲管比圆管的传热系数高18.0%～33.1%同时能耗高2.6%～4.9%.以实验结果为基础,将蒸发式冷凝器在工业中应用,起到良好的节能节水效果.     

闭式冷却塔螺旋盘管传热传质性能

闭式冷却塔因其节能、环保、洁净等优势,被广泛应用于冷却水清洁度要求较高及其他特殊工艺流体冷却的场合。以闭式冷却系统螺旋换热盘管模块为研究对象,从传热传质基本原理出发,采用Poppe分析法,构建螺旋换热盘管的传热传质数学模型及螺旋盘管管束单元的传热传质微分方程。设计和搭建闭式冷却塔实验测试平台,探究在空气流量1 000—2 300 m³/h、喷淋密度1.09—2.72 kg/(m²·s)、冷却水流量0.47—1.09 kg/s与冷却水进出口温度32—56℃时螺旋盘管传热传质性能的规律;拟合得到了管外水膜与空气的传质系数经验公式;编写螺旋换热盘管模块热力性能二维MATLAB求解程序。计算结果和实验结果对比表明：冷却水出口温度的最大误差为1.73%,喷淋水出口温度最大误差为5.79%,满足工程计算需求。     

采用填料强化的鼓泡塔直接接触换热性能研究

以正戊烷-水为物系,进行了采用填料强化的鼓泡塔直接接触蒸发换热实验。实验采用顺流操作,考察了分散相流量、温差以及分布器孔径对体积换热系数和汽化高度的影响。实验得出：在戊烷流量为23.868 L/h,分布器孔径为2.5 mm时加填料的鼓泡塔的体积换热系数约为未加填料的2倍;在一定的操作条件下,加填料的鼓泡塔中汽化高度随分散相流量和分布器孔径的增大而增加,随温差的增大而减小;加填料的鼓泡塔中体积换热系数随分散相流量的增加而增加,随分布器孔径的增大而减小,与温差成负幂指数关系。     

管内非饱和蒸发与水膜分布实验研究

针对现有水平管束非饱和蒸发冷却装置的不足和缺陷,提出了一种管内非饱和蒸发冷却装置。通过冷膜实验,找出最合理的换热管高度,以及管内风速随风机电压的变化规律。通过恒壁温实验,比对光管和加有螺旋线换热管的对流传热系数,螺旋线的强化传热最优参数,并综合冷膜实验和恒壁温实验的结果,确定了最佳喷淋水量、最佳操作电压等操作参数。     

The Optimum Heat Transfer Area of the Air Precooler in a Two-Stage Evaporative Cooler

The main objective of this study is to experimentally evaluate the effect of the air precooler heat transfer area on the effectiveness of a two-stage evaporative air cooler. To the best of our knowledge, this effect has not been studied before. In the experimental unit used, there were three identical heat exchangers to precool the ambient air prior to its flow into the direct evaporative cooling unit. These heat exchangers can work individually or be combined to control the total heat transfer area of the air precooler. In addition, the effectiveness of the two-stage system was measured as a function of the ratio between the mass flow rate of water flowing over the packing and the mass flow rate of the dry air passing through the packing; the effectiveness also depends on the mass flow rate of water flowing into the precoolers. The data obtained showed that there is an optimum value for the air precooler heat transfer area at which the thermal performance of the two-stage evaporative cooler has the maximum value. Moreover, the system effectiveness improved with the rate of flow of water into the first and the second precoolers. Note that the optimum value of the precooler heat transfer area should be determined accurately for each set of design and operating conditions.     

薄膜蒸发器温度场及膜内给热系数的数值模拟

应用CFD软件CFX4.4建立了薄膜蒸发器内水及粘性料液的传热计算模型,获得了沿轴向及膜厚方向的液膜平均温度分布,计算了各参数下加热段液膜内给热系数a. 结果表明,进料量及搅拌转速对各料液液膜温度分布及膜内给热系数影响显著. 不同粘度料液在不同操作条件下均存在同一最佳进料量,此时圈形波内截面平均速度 达到最大值, 相应的膜内给热系数a也达到最大值. 高转速或最佳进料量下,纯物质水流动边界层与膜厚之比及温度边界层与膜厚之比均最小,流动边界层与温度边界层存在内在联系. 传递边界层厚度严重影响液膜内温度分布及给热系数. 本研究各工况下,粘性料液尚未形成明显的温度边界层.     

Numerical modeling of an evaporative spray in a riser

A numerical model is developed for modeling the evaporative spray in a hot gas-solid flow. Phenomenological sub-models for the interaction between the cold evaporative spray droplets and hot particles, including momentum exchange, heat and mass transfer, are proposed based on previous experimental and numerical studies in the literature. Simulation of an evaporative water spray through a hollow cone spray nozzle in a riser operated at an elevated temperature is conducted. Comparison with available experimental measurements in terms of the spray expansion and spray width is performed, and reasonable agreement is obtained. The effect of various parameters introduced into the model is investigated in parametric studies, and appropriate values for those parameters are suggested. In addition, influences of various operating conditions including droplet size, bed temperature, and spray angle are evaluated.     

蒸发式冷凝器应用于海水淡化系统的试验

将蒸发式冷凝器应用于海水淡化装置中,并作为热源对海水进行加热加湿,将蒸发器作为冷源对海水降温除湿,通过建立试验台,测试海水淡化装置的性能,研究海水入口温度和空气入口湿球温度对海水淡化装置性能的影响因素。试验表明:在喷淋水量为125kg/h,空气入口湿球温度为19.3℃,海水入口温度为32℃时,系统淡水产量可以稳定达到2.5kg/h。这种海水淡化装置的电耗率最小可以达到0.18kW·h/kg,是一种高效、节能并适合家庭用的小型海水淡化系统。     

过程参数对采用多孔陶瓷超滤膜回收烟气中余热和水性能的影响

将孔径为20 nm的陶瓷膜组装制成膜冷凝器,在水蒸气-空气形成的模拟体系中,采用去离子水作为冷却介质,开展了传递膜冷凝技术在烟气除湿和工业余热综合应用方面的研究。考察了空气流量、冷却水流量、进气温度和冷却水温度对陶瓷内膜和外膜过程通量的影响,并比较了两者水热回收性能。结果表明,过程通量均随进气流量和进气温度的增大而增加。随着冷却水流量的增大,过程通量也不断增加,但是冷却水流量达到一定值后,过程通量基本不再变化。冷却水温度对过程水通量的影响较小,但是热通量对冷却水温度的改变较敏感。冷却水流量的变化对陶瓷外膜的过程通量影响更加显著,表明陶瓷外膜水热回收过程更易受流体边界层的影响。在各实验工况范围内,陶瓷内膜和外膜分别具有更高的热通量和水通量,采用陶瓷膜过程的水通量和热通量最高分别可达到23.1 kg·m^-2·h^-1和47.5 MJ·m^-2·h^-1。随着传递膜冷凝技术开发和研究的不断深入,该技术在除湿和工业余热综合应用领域有着广阔的发展空间,将为我国节水、节能以及环境保护等领域的发展提供新的解决思路。     

Performance analysis of a new type desalination unit of heat pump with humidification and dehumidification

Desalination with humidification and dehumidification process is deemed as an efficient and promising means of utilizing the condenser and evaporator of heat pump to produce freshwater from seawater. This paper presents a new type desalination unit driven by mechanical vapor compression pump which was designed and fabricated by the Institute of Air-Conditioning & Solar Energy of the Northwestern Polytechnical University. The unit utilized the heat from condenser and the cold from evaporator of heat pump adequately, and reclaimed most latent heat. The air, firstly, was humidified in the humidifier with the alveolate structure, and then was cooled in the precondenser and the evaporative condenser to produce freshwater. A mathematical model of the unit is presented, in which the hydrokinetics method was used to study the flow and the heat and mass transfer inside the alveolate humidifier. The effects of some of the operation such as flow rates, temperatures of cooling water and air, and etc., were studied in detail. The comparison between the numerical and experimental results was accepted. The desalination unit that is considered in the study produces freshwater 60 kg/day with the less electric power that is 500W and is proven to be an efficient desalination device to obtain freshwater.