蒸发空冷器增膜板与填料比拟及喷淋水温传递函数研究

摘要

增膜型水膜蒸发空冷器强化传热效果好，对增膜板传热传质作用的深入分析有助于增膜型水膜蒸发空冷器的工程设计。蒸发空冷器启动阶段非稳态运行时间的长短对生产工艺的稳定有直接影响，需要进行分析研究。
　　增膜型水膜蒸发空冷器的特点是在换热管束竖直方向的两管间安装亲水性良好的增膜板，将上管落下的喷淋水铺展成膜，以达到增加水膜与空气接触面积，强化设备传热传质能力的目的。增膜板几何结构和传热传质机理与冷却塔平板填料类似。因此，本文将增膜型蒸发空冷器的增膜板与冷却塔竖直板填料进行比拟研究。通过求取增膜板端部冷却效应的高度，将不同高度增膜板散质系数重新拟合，得到适合一定高度范围增膜板的散质系数关联式；研究表明，在一定风速范围内，该关联式计算值与文献已有实验值吻合较好。本文还计算和讨论了空气流速对换热管和增膜板传热系数、散质系数以及传热性能的影响；研究了不同工况下换热管与增膜板传热传质能力的差异。结果表明，风速是影响增膜板传热传质的主要因素；且换热管表面传热和散质系数随迎面风速增大的速率明显比增膜板的大。
　　蒸发空冷器启动阶段非稳态运行时间和喷淋水稳态温度相对于管内热流体温度的增益会直接影响生产工艺的稳定性，经实验研究得知，不同工况下蒸发空冷器喷淋水温随时间的变化呈一阶线性特征；编程求解了喷淋水温一阶系统的惯性时间常数、比例常数和延迟时间常数。结果显示，惯性时间和延迟时间与迎面风速正相关，与热水流量先负相关后正相关；比例常数与迎面风速正相关，与热水流量负相关。

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1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 逆流式冷却塔

1.3 增膜型蒸发空冷器

1.4 国内外冷却塔计算及其研究概况

1.5 本文研究内容

2 水膜蒸发空冷器增膜板与冷却塔填料比拟研究

2.1 竖直平板填料传热传质分析

2.2 增膜板与填料传热传质比拟

2.3 比拟计算结果与实验结果比较

2.4 本章小节

3 增膜型管束增膜板和换热管传热传质比较研究

3.1 增膜型管束的物理与数学模型

3.2 换热管传热传质系数

3.3 单管程换热管束传热系数和传质系数

3.4 本章小节

4 喷淋水温传函实验研究

4.1 喷淋水温变化的实验

4.2 喷淋水温随时间的变化与传递函数

4.3 实验结果与分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 主要结论

5.2 研究展望

致谢

参考文献