热质过程实验报告

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1、直接蒸发冷却空调机传热传质过程摘要蒸发冷却技术的广泛应用对节能减排有重大意义，其传热传质过程的性能优化准则是改善蒸发冷却性能的理论基础。直接蒸发冷却空调机因其节能和环保的优点而在干燥和半干燥地区的推广使用越来越受到重视，但针对其1A)部工作过程的理论计算方法至今尚未完善。在通过对直接蒸发冷却空调机与冷却塔传热、传质过程进行类比分析，得到直接蒸发冷却空调机的热工计算方法。关键词直接蒸发冷却传热传质工作原理传热学就是研究由温差引起的热量传递规律的科学，混合物的组分在浓度梯度的作用下由高浓度向低浓度的方向转移的过程叫做传质。而传质与传热学则是研究传热的基本理论以及传质基本过程。直接蒸发冷却是

2、当水和空气直接接触时，利用水和空气之间的水蒸气分压力差，水蒸发使空气失去显热降温而同时得到潜热加湿。在使用循环水时，空气的状态变化过程近似为一等焓过程见图1。直接蒸发冷却空调机的冷却效率定义为：n=(tl-t2)/(tl-tw)式中tl空调机进U空气干球温度,°C12空调机出口空气干球温度，°Ctw进、出门空气湿球温度/C100%图1自:接蒸发冷却空气状态变化过程不意阁直接蒸发冷却空调机是一种新颖的空调设备，因其具有节能、环保、送风品质高等优点，在干燥和半干燥地区的推广使用越来越受到重视。其工作原理如图2所示，设备下部设有集水箱，循环水经过水栗及流量调节阀送至填料顶部，将水均匀淋在填料

3、层上,然后淋水依靠重力下流，润湿整个填料表面，空气通过淋水填料层时，与填料层表面水膜进行热湿交换，空气传递显热给水，干球温度降低，而水分蒸发成水蒸气进入空气中，空气的含湿量增加，潜热增加。冷却后的空气用于空调。出风（送人空调房间）111斷阁2直接蒸发冷却空调机T作原理可以看出，直接蒸发冷却空调机是利用水的蒸发吸热来冷却空气，冷却后的空气送入空调房间，而水只在空调机内部循环使用。为扩大水与空气的接触面积，在冷却塔和空调机内部均装有吸浞性较好的填料，其综合性能直接影响到设备的冷却性能。影响直接蒸发冷却空调机热湿交换性能的各因素的分析巾式(21)W知,影响直接蒸发冷却空调机热湿交换性能的因素

4、有迎面风速V、空气与湿膜表面间的换热系数a、填料厚度3、填料的面积系数；等。现以瑞士蒙特的CELdek(赛代克)填料为例，分析说明以上各因素对热湿交换性能的影响。经过数据拟合，得出冷却效率与迎面风速及填料厚度、换热系数与迎面风速的关系曲线，如图3〜5所示。由阁3和图4可知，当填料厚度一定时，迎面风速的大小将直接影响到冷却效率及换热系数的大小。增大迎面风速，空气与水的对流换热增强，换热系数增大，但由于接触时间减少，阻力明显增加，使得整个直接蒸发冷却空调机的冷却效率下降。减少迎面风速，热湿交换吋间变长，冷却效率提高，但换热系数变小，且会使得设备体积增大。由图4知直接蒸发冷却空调器中空气与況

5、膜表面间的换热系数为40〜120W/(m2•°C)o实际应用日常生活中遇到的水分蒸发和煤气在空气的弥漫以及室内装修造成的空气污染等都是传质现象。同样在自然界和工程实际中，海洋的水面蒸发在潮湿的人气层中形成云雨；生物组织对营养成分的吸收；油池起火和火焰的扩散；冷却塔、喷气雾化干燥、填充吸收塔等的工作过程都是传质过程的具体体现。传质过程又常和传热过程符合在一起，例如空调工程中常用的表面式空气冷却器在冷却去湿工况下，除了热交换外还有水分在冷表面凝结洗出;还有在吸收式制冷装置的吸收器重发生的吸收过程等，均是既有热交换又有质交换的现象。在测量湿空气参数时所用的干湿球温度计,湿球温度也是由湿球纱布

6、与周围空气的热交换和质交换条件所决定的。进展国外的蒸发冷凝技术发展比较早，所取得的理论和研究成果也比较高。蒸发式冷凝设备基本传热传质理论是在1925年由merkel所提出并发展起來的，为以后的理论研究奠定了基础。之后在二十世纪中期，S•G•Chuklin、尾花英郎等提出了关于蒸发式冷凝器设计的普遍化方法。Parker和Treyball研究了蒸发式冷却器的传热、传质性能，阐明了蒸发式冷却器的传热、传质机理。对蒸发式冷凝器与凉水塔混合系统的实验表明此系统能显著降低冷凝温度，并节约换热面积。开发了一套用于设计水平或竖直放置的光管、翅片管蒸发式冷凝器与凉水塔混合系统的计算机程序。对竖直管蒸发式

7、冷却器做了传热传质试验研究，结果表明控制热阻发生在空气与水的交界面，并建立了适用于光滑竖直管蒸发式冷凝器性能计算的经验关联式。对蒸发式换热器（凉水塔、流体冷却器、冷凝器）做了性能模拟，其模拟算法与制造厂家（美国巴尔的摩）提供的数据差别在±3%以内。对几种蒸发式冷却器芯体的设计方案做了模拟计算探讨，发现添加的塑料材料（Mimter）可以显著地増强光滑管冷却器的传热性能，而不需要使用成本很高的翅片管以增加传热面积。给出了蒸发式冷凝器一•种新传热传质