表冷器热质交换原理.doc

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1、空气与冷却器表面热质交换原理在工作面冰蓄冷局部降温系统中，采用表面式空气冷却器来冷却、干燥工作面热湿空气。湿空气进入冷却器内，当冷却器表面温度低于湿空气的露点温度，水蒸气就要凝结，从而在冷却器表面形成一层流动的水膜。紧靠水膜处为湿空气的边界层，这时可以认为与水膜相邻的饱和空气层的温度与冷却器表面上的水膜温度近似相等。因此，空气的主体部分与冷却器表面的热交换是由于空气的主流与凝结水膜之间的温差（t-ti）而产生的，质交换则是由于空气主流与凝结水膜相邻的饱和空气层中的水蒸汽的分压力差，即含湿量差(d-di)而引起的。在冷却表

2、面的两侧，分别存在湿空气的水膜和边界层以及冷却剂侧的边界层，所有的热质交换都需要克服冷却表面两侧的两层膜所带来的阻力。湿空气和水膜在无限小的微元面积dA上的热、质交换量可用下列两方程来表示为：式中，G：湿空气的质量流量，Kg/s；d、di：分别为湿空气主流和紧靠水膜饱和空气的含湿量，Kg/Kg干空气；t、ti：分别为湿空气主流和凝结水膜的温度，℃；h：湿空气侧的换热系数，W/（m2.K）；hmd：以含湿量为基准的传质系数；假定水膜和金属表面的热阻可不计，则单位面积上冷却剂的传热量为：式中：hw为冷却剂侧的对流换热系数；t

3、w为冷却剂侧的主流温度；cw为冷却剂的比热；W为冷却剂的质量流量。根据热平衡，可得：对于水—空气系统，根据刘易斯关系式，上式改写为上式通常称为麦凯尔方程式，它清楚地说明湿空气在冷却表面进行冷却降湿过程中，湿空气主流与紧靠水膜饱和空气的焓差是热、质交换的推动势，其在单位时间内、单位面积上的总传热量可近似的用传质系数hmd与焓差驱动力△i的乘积来表示。