一种新型管式间接蒸发冷却器的性能

对包覆吸水性材料的管式间接蒸发冷却器进行了测试,分析了其传热传质性能,吸水性材料的保水量及对传热传质性能的影响,以及吸水性材料的补水时机。     

填料对降膜蒸发式冷却换热的强化分析

蒸发式冷凝冷却设备具有节能节水和结构紧凑等优点,在各工业部门中得到了广泛应用。文中对水平管外降膜蒸发式冷却换热过程进行分析,将管壁传递的总热量分成了管壁-空气和管壁-液膜对流换热两部分的换热量,后者可进一步分为液膜与空气对流换热量、液膜与空气的传质换热量以及液膜温升吸收的热量;建立了数学模型,经实验验证后利用该模型计算分析加入填料对蒸发式冷却换热过程的影响。结果表明:随着加入填料使液膜面积A_p增大,外壁温t_(to)和冷却水温t_w均不断降低,其中水温降低的幅度更大,同时,随着A_p的增大,填料面积变化对t_w和t_(to)的影响慢慢减小。     

蒸发式空冷器强化传热性能

蒸发式空冷器是由换热盘管、循环水泵和风机等组成的一个复杂系统,系统内部各部件相互影响,优化组合对强化传热至关重要。实验研究了循环水泵频率、风机频率、管内流体进口温度和热水泵频率等因素对蒸发式空冷器传热性能的影响。结果表明:管内流体进口温度增加时,传热速率和管外联合传热系数均呈现持续增加的趋势;热水泵频率增加时,管外联合传热系数基本没有变化,但传热速率随之增加,增加到一定程度后趋于稳定不变;循环水泵和风机频率的变化对传热性能的影响并非简单的正相关关系,二者存在一个最佳的耦合;当管内流体进口温度为50℃时,实验确定在循环水泵频率为30 Hz,风机频率为45 Hz,热水泵频率为42 Hz时,系统的传热性能达到最优。对管外联合传热系数的研究,简化了工艺计算过程。研究结果为蒸发式空冷器的优化设计,以及节能优化操作提供了一定的依据。     

干燥室中不同液体的喷雾蒸发对流动、传热、传质性能的影响

Almost without exception literature data and modeling effort are understandably devoted to water as the sprayed liquid since it constitutes the most common liquid used in spray drying applications. In selected applications, however, the liquid making up the solution or suspension may not be water. The objective of this work is to examine the differences in flow patterns, thermal behavior and drying rates caused by different liquids having different thermo-physlcal properties spray into a spray dryer using a computational fluid dynamic model.Numerical experiments were carried out for water (base case), ethyl alcohol and isopropyl alcohol--the latter two as model non-aqueous liquids. The chamber geometry was cylinder type with a co-current axial pressure nozzle and also an axial central exit so that the configuration is two dimensional and axi-symmetric. It is shown that the liquid properties can have major influence on the thermal field, droplet trajectories, residence times and overall evaporation capacity when all parameters of the problem are held fixed. Deviations from the single phase turbulent airflow in the same chamber without snrav are different for the three liauids examined.     

蒸发冷却条件下管内LiCl和CaCl2溶液降膜除湿性能对比

介绍了一种基于蒸发冷却的外冷型溶液除湿装置设计原理及实验样机结构。分别以LiCl和CaCl₂溶液为除湿剂,以除湿率和除湿空气出口温度为评价指标,通过实验对比分析了LiCl和CaCl₂在蒸发冷却条件下的除湿性能差异。结果表明：在所有实验条件下,浓度为0.35的LiCl溶液与浓度为0.45的CaCl₂溶液除湿性能相似,其除湿率与对应空气出口温度均高于浓度为0.35的CaCl₂溶液;浓度为0.35的LiCl溶液比浓度为0.35的CaCl₂溶液的除湿率要约提高73%,并且空气流量越大其绝对提高值越大。另外,蒸发冷却空气流量增加除使除湿率增加外还会降低空气出口温度,约1.4℃;改变喷淋水温度对CaCl₂溶液除湿性能的影响比对LiCl溶液更为明显。研究结果为该种外冷型溶液除湿器的实际应用提供参考。     

蒸发式空冷器热质传递实验及计算模拟研究

为分析空冷器传热传质性能,搭建工业用8排圆管管束中型蒸发冷却实验台对其进行实验和模拟研究。分别利用Poppe和Merkel类似假设建立控制方程对空冷器热质传递性能进行模拟。为保证模拟精度,依据实验数据拟合了蒸发空冷器传热传质经验公式。采用分段计算法在Matlab平台编写模拟计算求解程序。Poppe法和Merkel法模拟计算所得管内工质出口温度、空气出口焓值和喷淋水温与实验对比一致性较好,均可用于空冷器不同工况下换热性能预测。管束30分段已满足计算精度要求,模拟所得各参数分布可为空冷器进一步分析提供依据。相比Merkel法,Poppe法计算所得的空气出口焓值及喷淋水温误差更小,但需要更长的计算时间。     

转轮式两级蒸发冷却空调机组的性能测试与分析

为了研究转轮式两级蒸发冷却空调机组在高湿度地区的运行情况,对一台3000 m³·h^-1风量的转轮式热回收型间接-直接蒸发冷却空调机组进行测试。测试结果表明,当开启一次空气侧的转轮式间接蒸发冷却段和填料段,二次空气侧填料段水泵关闭时,机组的送风温度为23℃,其低于室外空气的露点温度24.5℃,机组总的平均温降为7.1℃,此时转轮式间接段的平均温降为6.9℃,平均冷却效率为76.9%,明显填料段几乎没有起降温作用,主导降温是转轮式间接段;而相对于干燥、中等湿度地区,在室外干球温度为32.1℃时,起主导降温作用的是一次空气侧填料段,降温的平均值达5.5℃;这说明间接、直接、间接-直接蒸发冷却均可作为辅助制冷方式应用于制冷冷却昂贵的地方。     

间接蒸发冷却结合除湿机系统性能分析

间接蒸发冷却系统(IEC)因其节能及环保特性被逐步应用在多种大型空调冷却系统中,IEC系统能够利用自然冷源对室内空气进行降温,此外间接蒸发冷却技术结合液体除湿的组合系统能显著降低系统能耗,但其组合系统组成复杂,体积过大,且溶液具有一定的腐蚀性。因此,文中开发了一种新型间接蒸发冷却结合除湿机系统(IECD)的集成装置,使得一次空气经过除湿机除湿后进入换热芯体,与二次空气不接触而进行热质交换,并研究该集成装置在不同运行参数下的冷却性能。结果表明：相对于IEC模式,IECD模式对系统的传热有显著的增强效果,在热流密度为1.52—2.33 kJ/(m²·s)时,IECD模式下的热流密度最多是IEC模式下的1.38倍。研究还发现当控制一次进气参数不变时,较低的二次进气温度和含湿量能够有效增强换热芯体的换热效果,提升系统的冷却性能。     

传质型塔间冷却器传热性能的试验研究

对传质型塔间冷却器的传热性能进行了试验研究。在换热管内填充金属填料后,冷却器的传热性能大大提高,传热系数比空管提高了４９％～１０１％,所需传热温差减少,温度分布均匀。     

加导流条的间接蒸发冷却器性能实验研究

通过正交实验方法,对一台加有正弦型波纹导流条的板式换热器性能进行了研究。实验发现,阻力的实验结果大于层流的理论计算结果;随着二次空气与一次空气流量比的增加,干工况的换热器效能降低,湿工况的换热器效能增加。导流条的应用增加了流动阻力,对换热的作用具有两面性:一方面因扰动而强化换热,另一方面也可能因导流条波谷处的固定漩涡而阻碍换热。由于壁面非均匀润湿的原因,湿工况的换热器效能不增反降,因此提高换热器润湿率是提高间接蒸发冷却换热器性能的重要措施。     

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。     

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.     

跨温区直接蒸发冷却的热质传递特性

低温干燥空气直接蒸发冷却用于制备低温冷水甚至冰晶时会跨越常温和低温两个温度区间,其传热传质特性会随温度区间而发生变化。进行了常温工况和非常温工况下氧化铝(Al₂O₃)泡沫陶瓷填料的逆流直接蒸发冷却实验,重点对0~15℃的非常温区间进行研究,对非常温区间的传热驱动力与蒸发冷却效率、传质驱动力与空气含湿量增量、焓差驱动力与焓效率之间的关系进行了定量的计算分析,并对比了常温与非常温工况下的直接蒸发冷却过程。在此基础上,利用分析方法对非常温工况下的能量利用价值进行了计算,并对其性能的提升和应用潜力进行了分析。     

进水温度对新型复合气提降膜蒸发器性能的影响

就提出的基于气提效应的新型复合降膜蒸发器展开了深入研究,讨论了进水温度发生变化时,该复合降膜蒸发器的水力特性和传热传质性能的变化情况。研究表明：随着进水温度的增加,输送单元的输送液体流量和输送高度比（泵送高度与驱动吸程之比）均得到提高;而蒸发换热单元的降落液膜厚度则随进水温度的增加而减薄,从而使得传热性能增强;且随着进水温度的增加,其对传热性能的提高逐渐减弱。在相同的输送流量下,进水温度从30℃增加到90℃时,其传热系数提高66.8％～69.3％。     

SDBS对铜-水脉动热管启动及传热性能影响

脉动热管工质气泡的产生、脉动、分裂、合并是脉动热管运行特性的重要影响因素。而表面张力是气泡产生、脉动、分裂、合并运行规律的重要影响参数。以表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(sodium dodecyl benzene sulfonate,SDBS)为溶质,以去离子水为基液,配制了质量分数为0.001%、0.005%和0.009%的3种溶液。测试发现表面活性剂的添加对水的表面张力改变较大,浓度为0.005%时表面张力降低了42.2%,而对水的比热容、密度、黏度影响较小。在自行设计搭建的脉动热管传热性能实验台上,对比实验测试了在不同浓度、不同加热功率下表面张力对脉动热管启动及传热性能的影响规律。研究结果发现:表面活性剂可以减小脉动热管启动时间,在低加热功率条件下(≤90 W),0.001% SDBS水溶液的启动时间最快,最快比水快了11.2%;而在大功率加热条件下,SDBS的添加对启动时间影响较小。而且表面活性剂可以改变脉动热管传热性能,使其热阻出现不同程度的减小。     

螺旋槽管槽深对定子水冷器传热与阻力特性的影响

螺旋槽管与折流栅组合的高效水冷器的传热和阻力特性与其管、壳程的结构因素密切相关,本文就螺旋槽管槽深对水冷器管、壳程传热与阻力特性的影响进行了实验研究.结果表明：壳程流速变化对水冷器传热系数的影响更加明显,即壳侧热阻相对较大,强化传热应以强化壳侧换热为主要目标;螺旋槽管槽深对水冷器传热系数的影响很大,应在实际工程设计中确保实际槽深符合设计要求;槽深越深,管壳程阻力也相应增加,即传热的强化是以阻力增加为代价.根据实验结果还得到了不同结构水冷器的管、壳程换热与阻力计算关联式.     

MVR蒸发器管内沸腾传热传质数值模拟

建立了MVR升膜循环蒸发器管内沸腾蒸发传热传质三维物理模型,采用标准k-ε湍流模型、多相流混合模型和C语言编写气液两相之间质量传递和能量传递的自定义函数,对光管和波纹管内氨基酸废水溶液的沸腾蒸发传热传质特性进行了数值模拟研究,得到了光管和波纹管内湍流强度、温度场、相变含气率和平均沸腾传热系数的分布规律,比较了光管和波纹管内流体的流动和传热传质特性,分析了不同管壁加热温度和进口流速对沸腾传热性能的影响。结果表明,采用MVR升膜循环蒸发器可以实现氨基酸废水溶液的低温负压沸腾蒸发操作,传热管的结构对流体的流动和传热传质有影响,波纹管与光管相比可使平均沸腾传热系数提高2.2倍。