波纹板式蒸发冷却器传热及流动特性研究

摘要

蒸发冷却技术是一种利用水蒸发吸热制冷的技术，与传统的蒸气压缩制冷技术相比，其不需要压缩机，不需要化学制冷剂，具有节能、高效、环保、经济等诸多优点。本文以逆流式露点间接蒸发冷却器为研究对象，着重从板片的强化换热、板外的降膜流动等方面进行研究。具体内容包括： （1）对其传热特性进行数值研究。研究了波纹隔板，以及通道长度、产气通道高度、工作气体通道高度对露点间接蒸发冷却器冷却效率的影响。结果表明：波纹隔板结构对于强化传热具有很明显的作用，和平板式露点间接蒸发冷却器相比，其性能最大提高 15.8%。在研究范围内，湿球效率和露点效率随通道长度的增加而增大，随产气通道高度的增加而减小。在工作通道高度为2~10mm之间时，随工作通道高度的增加，湿球效率先增大后减小，且在工作通道高度为5mm时湿球效率最大。 （2）数值研究了外界工况对逆流式波纹隔板露点间接蒸发冷却器冷却效率的影响。结果表明，较低的相对湿度和进气速度可以获得较高的冷却效率。在不同的相对湿度、进气温度和进气速度条件下，冷却器湿球效率为 93.93~154.04%，露点效率为45.43~91.83%。随着工作气体与产气的比率（W/P）的增加，冷却器的湿球效率和露点效率逐渐降低，综合考虑送风量、冷却器效率以及能耗，建议工作气体与产气的比率（W/P）的数值应在0.8~1.6之间。 （3）搭建了板外降膜流动试验平台，研究了不同喷淋水流量、不同风速对各换热板片板外水膜流动形态及换热板片传热特性的影响。结果表明：板外液膜厚度随着喷淋水流量的增大而变厚。喷淋水流量较低时，板片外出现“干斑”现象，喷淋水流量过大时，部分板型会出现水膜飞溅现象。在相同的操作工况下，板片换热性能随着喷淋水流量的增大先增大后减小，随风速的增大而减少，在研究范围内，半圆形波纹板换热性能最好。

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