蒸发式换热器国内理论研究进展

作者:TENO 发布于:2012-10-17 16:34 Wednesday

    20世纪80年代,同济大学陈沛霖教授在美国加州劳伦斯伯克利研究所从事蒸发冷却技术的国际合作研究,并将这一技术引入我国。近年来,一些企业和科研单位对蒸发冷凝冷却技术进行了理论和试验研究,并取得了一定的成果。1986年,通过实验研究分析冷凝温度、空气进口湿球温度、风量和喷淋水量对氨蒸发式冷凝器单位面积热负荷的影响,同时验证在不同工况下氨蒸发式冷凝器冷凝能力变换曲线的可靠性,为设计蒸发式冷凝器提供参考。

 

    1990年,把蒸发式冷凝器中的冷凝温度与水膜平均温度之差转换为焓差,并用算术平均焓差代替对数平均焓差导出了不含水膜温度的单位面积热负荷的简化计算公式,与常用的比较繁琐的试凑法或图解法相比,这种方法对于工程设计计算相当方便。

 

    1999年,介绍了一种简单实用的带预冷器的蒸发式冷凝器的设计方法,此法可用于常规蒸发式冷凝器的设计计算。

 

    2003年,介绍了蒸发式冷凝器的工作原理、传热计算、设计参数选择和结构设计中存在的问题,建议在缺水地区使用蒸发式冷凝器最为经济。

 

    2004年,对几种间接蒸发冷却器的热工计算数学模型进行了简要介绍和对比,并对其中两种计算方法进行了实验验证,结果表明周孝清、陈沛霖提出的方法更适用于工程实践。

 

    2005年,建立了蒸发式冷凝器和蒸发式冷却器的数学模型。对换热器管外水膜的温度分布和焓值沿换热器高度方向变化进行了研究,并根据传热学理论得到了模型的解析解,为设计蒸发式换热器提供了依据。采用分布参数法对蒸发式冷凝器建立了数学模型,模型对蒸发式冷凝器的结构设计和性能的优化提供了帮助。

 

    2006-2007年,分析了喷淋蒸发翅管式冷凝器的传热过程,建立其传热传质数学模型和设计计算方法。用温降计算法进行蒸发式冷凝器的选型计算,指出设置洗涤式油分离器对于氨制冷系统的有利作用,同时结合工程实例对蒸发式冷凝器的管路进行了设计,并对其结构提出了改进意见。建立了蒸发式冷凝器实验平台,测试了不同喷淋密度及迎面风速对管外水膜与空气传热与阻力性能的影响,得到了管外水膜与空气传热系数计算式。

 

    FLUENT软件对圆管、扭曲管和交变曲面波纹管3种管束中空气的速度场、压力场及温度场进行了模拟,在适当简化模型的基础上,采用可实现k-E模型,强化壁面处理方法和速度-压力耦合的SIMPLE算法,获得了有代表性的来流流场及其对传热与流阻性能的影响量。研究表明扭曲管和管外亲水处理都能获得较好的水膜分布,而且还可以达到减小水膜热阻和提高蒸发式冷凝器传热性能的目的。研究结果对蒸发式冷凝器的设计和实际应用具有一定的指导意义。

 

    可见,蒸发式冷凝技术在国内的研究开始得较晚,理论研究主要体现在实验分析方面,通过实验得出的关联式和国外的相比也不尽相同。而模拟计算所采用的数学模型主要以国外的理论为依据,通过实验和模拟计算的结果比对,其相对误差较大。由于蒸发式换热器内部的传热传质机理非常复杂,通过国内外的理论研究表明,要精确的描述蒸发式换热器的传热传质过程,仍有很长的路要走。

标签: 冷凝器 蒸发式 换热器 国内

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