开式热源塔及其在高湿废气余热回收中的应用分析

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1、犬裡？大學ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ工醒ｆｉＳＳ士享位丨￡文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ开式热源塔及其在高湿废气余热回收中的应用分析Ｔｐ飾域建筑与土木工程（暖通）作者姓名Ｓｉ－ＪＬ指导教师王树刚教授———２０１５６＿答辩日期＿＿＿＾Ｊ＿专业学位硕士学位论文开式热源塔及其在高湿废气余热回收中的应用分析－ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＡｎａｌｓｉｓｏｆＯｐｅｎＨｅａｔｓｏｕｒｃｅＴｏｗｅｒｆｏｒＲｅｃｏｖｅｒｉｎｙｇ

2、ｈｅｓｔｅ－ｈｅａｏｆｔＷａｔＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＷａｓｔｅＧａｓｗｉｔｈＨｉｇｈＨｕｍｉｄｉｔｙ作者姓名：孙斌工程领域：建筑与土木工程（暖通）学号：３１３０６０３９指导教师：王树刚教授２０１５完成日期：年５月大ｉ理工大營ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｙｇｙ‘大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中巳经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或

3、集体已经发表的研究成果，也不包含其他巳申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：成翁Ｍ輕劍Ｈ發务外作者签名：日期：７力／「年月“日大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要能源是一个国家的经济命脉，能耗问题也逐渐成为社会的主要问题。因此节能将是我国优先贯彻可持续发展道路的重要战略途径。据统计，建筑能耗是社会总能耗的主要组成部分，因此如何利用可再生能源减少建筑能耗已经成为节能技术

4、上亟待解决的问题。一热源塔便是种可以从空气中提取热量的设备，并且它还能用于提取工业废气中的低温余热，不仅节能，还能降低对环境的污染。热源塔技术的研宄是建立在冷却塔研究成果基础上而展开的，目前其理论研宄和实际应用的时间均较短，内部传热传质理论的研宄还不够完善。在热源塔的计算分析中，主要采用数值求解方法，而用于热源塔性能的直观分析和实际工程初步计算的解析解法一的研宄还很少一，并且现有的计算模型般只能适用于种类型热源塔的计算分析，对于一适用般热源塔分析的数学模型的研究报道还较少。针对上述问题，本文首先总结了开式

5、热源塔的传热传质特点，概括了热源塔和冷却塔传热传质机理的差异；然后在学者ＢｏｒｉｓＨａｌａｓｚ提出的蒸发式换热器模型和冷却塔模型的基础上，结合热源塔的传热传质特性，推导出适用于顺流式、逆流式和横流式等多种热源塔的无量纲数学模型并求解；最后将该模型应用于工业高湿气体低温余热回收，分析其可行性和相关性能。１分析总结热源塔内部传热传质机理。首先对热源塔中空气变化过程进行详细分（）析，总结出空气可能出现的两种变化过程（降温减湿＋降温加湿、降温减湿）。然后综合、前人研宄的结果，分析归纳出热源塔和冷却塔在潜热传热量、水

6、侧传热热阻水侧的水流量变化、飘液对系统的影响、热量传递方向和工作介质的物理性质等差异。２模型的推导与求解。首先推导热源塔的无量纲数学模型并对逆流式进行解析求（）解，得到热源塔内任意高度水和空气状态参数以及空气出口状态的解析表达式。然后采用文献报道的实验数据对模型进行验证－，获得两种水空气界面温度确定方法下的计算误差分别在２０％和１５％以内，均能满足工程计算要求，证明了推导出的热源塔无量纲模型的正确性。最后使用Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ软件对横流式热源塔进行数值求解，求出水温、空气温度与含湿量在横流式热源塔内部的参

7、数分布一，进步求出水和空气的出口状态参数。一（３）热源塔用于工业高湿余热回收的分析。针对个工业应用实例的计算结果表明，利用横流式热源塔回收具有高湿特点的实例矿井回风余热可以满足相应矿井进风量的°加热负荷。并且在当地冬季正常气象条件下，进风井入口气温可达到２Ｃ以上，在冬季°最低室外温度工况下，进风井气温也能达到２Ｃ，满足相关规程的要求。关键词：热源塔；传热传质；无量纲；模型；热回收－－Ｉ开式热源塔及其在高湿废气余热回收中的应用分析－ｖｅｒＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＡｎａｌｓｉｓｏｆＯｅｎＨｅａｔｓｏ

8、ｕｒｃｅＴｏｗｅｒｆｏｒＲｅｃｏｉｎｔｈｅｙｐｇＷａｓｔｅ－ｈｅａｒｗｔｏｆＩｎｄｕｓｔｉａｌＷａｓｔｅＧａｓｉｔｈＨｉｇｈＨｕｍｉｄｉｔｙＡｂｓｔｒａｃｔＩｔｉｓｗｉ