蒸發(fā)式冷卻器傳熱傳質(zhì)的試驗研究及數(shù)值模擬.pdf

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1、學校代碼：華榮殍犬嗲喂論文目：蒸發(fā)式冷卻器傳熱傳質(zhì)的試驗研宄及數(shù)值模擬學科專業(yè)動力工程及工程熱物理研究方向強化傳熱論文作者鄭偉業(yè)指導教師朱冬生教授定稿日期：年月日學位論文使用授權聲明本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權華東理工大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以釆用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編學位論文。保密論文在解密后遵守此規(guī)定。論文涉密情況：不保密□保密，保密期（年—月—日至年月曰）學位論文作者簽名

2、指導老師簽名：日期：對年日日期腳日分類號：密級：華東理工大學學位論文蒸發(fā)式冷卻器傳熱傳質(zhì)的試驗研究及數(shù)值模擬鄭偉業(yè)指導教師姓名：朱冬生教授華東理工大學機械與動力工程學院申請學位級別：博士專業(yè)名稱：動力工程及工程熱物理論文定稿曰期：論文答辯曰期：學位授予單位：華東理工大學學位授予曰期：答辯委員會主席：李培寧評閱人：陳礪馬曉茜吳慧英丁國良馬學虎作者聲明我鄭重聲明：本人恪守學術道德，崇尚嚴謹學風。所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的結果。除文中明確注明和引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的內(nèi)容。論文為本人親

3、自撰寫，并對所寫內(nèi)容負責。論文作者簽名：年月日華東理工大學博士學位論文第頁蒸發(fā)式冷卻器傳熱傳質(zhì)的試驗研究及數(shù)值模擬摘要工業(yè)生產(chǎn)中所用的冷卻塔因冷卻水與空氣直接接觸，水質(zhì)容易受污染，蒸發(fā)式冷卻器因其環(huán)保、節(jié)能、潔凈等優(yōu)點，廣泛應用于化工、冶金等行業(yè)。在目前蒸發(fā)式冷卻器試驗研宄、數(shù)值計算和模擬的基礎上，本文將試驗研宄、數(shù)值計算和模擬相結合，研究了蒸發(fā)式冷卻器的傳熱傳質(zhì)過程，分析了其熱力性能。主要研宄工作和結論如下：搭建了蒸發(fā)式冷卻器的試驗測試平臺，測試不同工況下的熱力性能，分析了噴淋水流量、風速和空氣濕球溫度對管內(nèi)冷卻水出口溫度、噴淋水溫度、空氣出

4、口焓值和傳熱系數(shù)等的影響，當噴淋水流量達到最小噴淋密度時，換熱量隨噴淋水流量的增加幾乎不變，擬合得到了噴淋水膜對流傳熱系數(shù)和水膜對空氣傳質(zhì)系數(shù)經(jīng)驗公式。從傳熱傳質(zhì)基本原理出發(fā)，分別針對和假設，構建了蒸發(fā)式冷卻器的數(shù)學模型，分別建立了對法和法的一維和二維計算流程和相應計算程序，并與橢圓管型蒸發(fā)式冷卻器的試驗數(shù)據(jù)對比，一維和二維模型計算所得的管內(nèi)冷卻水出口溫度幾乎一致，結果表明采用一維模型即可準確計算預測其熱力性能；法與法所得的沿盤管高度方向的熱流密度分布比值在之間，一致性較好法預測的出口空氣溫度和含濕量更接近試驗測試值，而且穩(wěn)定性更好。建立了基于

5、法的空氣處于過飽和情況下的分段計算模型，計算前先判斷微元單元空氣是否過飽和然后選擇相應的微分方程求解，理論分析預測了空氣飽和度對換熱量、管內(nèi)冷卻水出口溫度，空氣出口干球溫度、含濕量分布及焓值分布的影響，對于過飽和的情況，假設為非飽和情況對于準確預測管內(nèi)冷卻水出口溫度和設備換熱量是非常有效的；但如果空氣過飽和，采用非飽和的法假設無法準確預測出口空氣的干球溫度和含濕量；過飽和情況容易發(fā)生在空氣干球溫度較低時。米用軟件中的模擬分析蒸發(fā)式冷卻器的熱力性能和流場分布，結果表明：標準模型和非平衡壁面函數(shù)是預測圓管和橢圓管型蒸發(fā)式冷卻器熱力性能的最佳組合。將

6、數(shù)學分析模型與模擬相結合來預測蒸發(fā)式冷卻器的熱力性能，對比了試驗、數(shù)學分析模型和所得的數(shù)據(jù)，驗證了模擬的可行性；同時對比數(shù)學分析模型與模擬所得的含濕量和溫度分布。采用模擬分析了旁路流、管型和橢圓管排列形式對蒸發(fā)式冷卻器性能的影響。隨著旁路寬度的增加，旁路面積占最小流通面積的比例增加，流經(jīng)旁路的空氣占總空氣流量的百分比增加，通過這些旁路的空氣，沒有充分參與傳熱傳質(zhì)，導致出口空氣焓值下降，設備換熱性能降低，影響其使用經(jīng)濟性和高效利用性。因此，在蒸發(fā)式冷卻器的安裝過程中，滿足管束與箱體最小裝配間隙時，應盡量避免過大的間隙；對比第頁華東理工大學博士學位

7、論文分析了圓管和種不同長短軸比的楠圓管的熱力性能，包括出口空氣焓值、傳質(zhì)柯爾本因子、旁路流所占比例以及局部的流線和含濕量等值線，橢圓管的傳質(zhì)柯爾本因子高于圓管；通過對橢圓管排列形式的模擬，發(fā)現(xiàn)：隨著管束與空氣豎直方向流向夾角的增大，流線彎曲程度增加，湍流程度增大，傳質(zhì)過程得到強化。關鍵詞：蒸發(fā)式冷卻器；傳熱傳質(zhì)；數(shù)值計算；模擬華東理工大學博士學位論文第頁第頁華東理工大學博士學位論文，華東理工大學博士學位論文第頁目錄艘目錄主要符號說明第章緒論研宄背景蒸發(fā)式冷去卩器蒸發(fā)式冷卻器的分類及工作原理蒸發(fā)式冷卻器的應用國內(nèi)外研宄現(xiàn)狀國外研宄進展國內(nèi)研宄進展

8、主要研宄內(nèi)容第章蒸發(fā)式冷卻器傳熱傳質(zhì)分析蒸發(fā)式冷卻器的傳熱傳質(zhì)控制方程分析分析解析模型一維解析模型二維解析模型求解過程分析求解過程分析求解過程本章小結