蒸发式冷却换热器性能研究

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1、密级:学校代码：10069类型：应用基础研究学号：Y20120162TIANJINUNIVERSITYOFCOMMERCE硕士学位论文蒸发式冷却换热器性能研究ThePerformanceResearchofEvaporativeCoolingHeatExchanger专业制冷及低温工程研宄生张聪指导教师申江天津商业大学机械工程学院二〇一五年六月独创性声明及使用授权声明一、学位论文独创性声明本人所撰写的学位论文是在指导教师的指导下独立完成的研究成果。除己明确标注或得到许可外，所撰写的学位论文中不包含他人己申请学位或其他用途所使用过的成果，不包含其他个人或集体己经发表

2、或撰写过的研究成果，本人的指导教师对此进行了审定。对本文的研究做出重要贡献的个人或集体，本人己在文中做出明确的说明并表/下谢意。如有不实，本人承担相应责任。二、学位论文及研究成果使用授权声明本人同意授权天津商�lk大学以-彳自赢利方式保存、使用本人的学位论文的电子版及纸质版。授权天津商业大学将本论文的全部内容或部分内容提供给有关方面编入数据库进行检索、出版及提供信息服务。N意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。本人在校期间取得的研究数据、相关成果等知识产权归天津商业大学所有。注：涉及保密的学位论文在解密后适ffl本授权。梦学位论文作者签字-uktvt7

3、/1L,指导教师签卞:”月u期:I!分类号：学校代码：10069密级：研究生学号：Y20120162蒸发式冷却换热器性能研究ThePerformanceResearchofEvaporativeCoolingHeatExchanger研究生姓名：张聪专业名称：制冷及低温工程指导教师姓名：申江教授论文提交日期：二零一五年六月学位授予单位：天津商业大学摘要蒸发式冷却换热器的热质交换过程十分的复杂，许多研究人员对如何增强设备的热质交换性能，从不同的影响因素分析，并采用实验研究结合数值计算和模拟进行分析。目前对于蒸发式换热器尚且没有较为精确的设计计算公式，实际应用中多采用

4、经验关联式计算。本文通过实验和理论相结合的方式对蒸发式冷却换热器进行研究。本文根据传热学和热力学基础理论，进行假设，简化模型，建立蒸发式冷却换热器的数学模型，分析设备内部、进出口和盘管周围的温度、焓值变化情况。并给出现有的传热传质系数计算关联式。本文研究喷淋水密度、盘管表面迎面风速和环境空气参数对设备热质交换性能的影响情况，搭建水-水蒸发式冷却换热器小型实验台进行实验研究，并由焓差室控制环境温度、湿度。研究结论如下：（1）对于结构确定的设备，喷淋水密度对总传热系数的影响较大，对传质系数-2-1的影响较小。该设备最佳循环水的喷淋密度为0.0314kg·m·s，此时设

5、备的整体换热系数达到最大值。（2）总传热系数和传质系数均随着迎面风速的增大而增大。在实验风速范围，当风速为3.04m/s的时候总传热系数曲线出现拐点，继续增大风速，总传热系数的增加将会不明显，从传热传质系数总体分析，设备最佳风速的取值范围为3.04m/s~3.22m/s。（3）进口空气湿球温度降低，总换热量将会增大，设备的传热传质系数显示略有增大。湿球温度从22℃升高至28℃，总换热量从14876W降为9804W，总传热系-2-1-2-1数从599W·m·k降为576W·m·k。进口空气相对湿度降低，促进设备热质交换过程，提高传热传质系数。相对湿度从55%增大到8

6、5%，设备总传热系数约降低10%。传质系数约降低13.7%。（4）理论和实验分析，水膜传热系数实验计算值介于国内外的计算关联式计算值之间，喷淋水量、盘管管径、喷淋水温和空气流量都将影响水膜的传热系数。传质系数实验值比关联式计算值要高，传质系数主要由空气的质量流量决定，根据实验数据结合理论对比分析拟合传质系数关联式。由于实验过程对设备内部实验数据测量和实验现象观察存在困难，建立二维、稳态、不可压缩模型，采用ANSYS软件中的FLUENT模块对设备内的空气流动、温度分布和压力变化随喷淋水量和迎面风量的变化情况进行模拟。得出盘管表面迎面风速-2-1在3.0m/s，喷淋水

7、密度为0.036kg·m·s的时候换热器的性能较好，模拟数据得出当设备运行恒定时，空气出口的温度低于进口温度，和实验数据相符合。对蒸发式冷却换热器采用理论和实验相结合的研究方式，得出实验台的最佳喷淋密度和迎面风速以及空气参数对热质交换的影响情况。得出水膜表面热质交换参数的I主要影响因素。对今后的蒸发式换热器的设计研究提供参考。关键词：蒸发式冷却换热器；传热传质；风水配比；空气参数；数值模拟IIABSTRACTTheheatandmasstransferofevaporativecoolingheatexchangerprocessiscomplicated.Man

8、yrese