蒸發(fā)式冷凝器流場分析及其應(yīng)用于空調(diào)的節(jié)能研究

【摘要】：節(jié)能節(jié)水已經(jīng)成為我國能源中長期規(guī)劃的目標(biāo)和社會發(fā)展的重要要求,也是解決當(dāng)今能源問題的首要途徑;提高水的重復(fù)利用率是節(jié)水的首要途徑。蒸發(fā)式冷凝器作為一種節(jié)能節(jié)水的新型高效換熱設(shè)備,在我國能源與水資源日趨緊張的今天得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用。 蒸發(fā)式冷凝器是根據(jù)非飽和傳熱傳質(zhì)理論和冷凝換熱理論相結(jié)合而開發(fā)出來的一種高效節(jié)能節(jié)水冷卻設(shè)備,其工作過程涉及氣液兩相流的流動特性、兩相流的傳熱傳質(zhì)及其耦合。冷凝器腔體內(nèi)的流場十分復(fù)雜,如何對流場進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,這方面尚無成熟的理論和計算公式,需要進(jìn)行深入理論研究和實驗研究。 本文首先對蒸發(fā)式冷凝器傳熱過程進(jìn)行了分析,推導(dǎo)了傳熱傳質(zhì)的數(shù)學(xué)模型,分析了傳熱傳質(zhì)過程,重點介紹了傳熱系數(shù)的計算。指出傳熱阻力主要來自于水-空氣界面。本文還建立了腔內(nèi)氣流流場的數(shù)值模型,利用計算流體力學(xué)(CFD)軟件包進(jìn)行了模擬計算,研究了進(jìn)風(fēng)方式、進(jìn)風(fēng)口結(jié)構(gòu)對蒸發(fā)式冷凝器內(nèi)腔流場特性的影響,并分析了它們對蒸發(fā)式冷凝器的傳熱影響機(jī)理。結(jié)果表明:采用多面進(jìn)風(fēng)比同單面進(jìn)風(fēng)時壓力場、速度場分布更加均勻;氣流入口的結(jié)構(gòu)對腔內(nèi)流場有重要,較合適的進(jìn)風(fēng)口面積a+可以減少氣流入口的湍動程度,降低內(nèi)部壓力場的波動強(qiáng)度,有助于均勻流場的形成。 建立了蒸發(fā)式冷凝制冷機(jī)組性能測試實驗平臺。研究了不同進(jìn)風(fēng)操作(單-雙面進(jìn)風(fēng)、氣流入口大小)和濕球溫度對蒸發(fā)式冷凝器制冷機(jī)組性能的影響,,結(jié)果表明:濕球溫度對蒸發(fā)式制冷機(jī)組性能有重要影響,從18.2℃增大到26.8℃,制冷量和能效比分別減少了20%和27%,壓縮機(jī)功耗增大9.8%,濕球溫度平均每增大1℃,能效比降低3.42%,壓縮功增大1.24%。通過對進(jìn)風(fēng)口數(shù)目的影響實驗數(shù)據(jù)分析研究表明,該結(jié)構(gòu)制冷機(jī)組的最佳進(jìn)風(fēng)方式為雙面進(jìn)風(fēng),最佳進(jìn)風(fēng)風(fēng)量為4900m3/h,當(dāng)濕球溫度為19.2℃時,制冷機(jī)組的最大制冷量為32.3kw,能效比4.63;當(dāng)濕球溫度為19.8℃時,最大制冷量為32,能效比4.6。通過對進(jìn)風(fēng)口面積大小的影響實驗數(shù)據(jù)分析研究表明,最佳進(jìn)風(fēng)口面積與盤管傳熱面積之比為0.14,蒸發(fā)式冷凝器制冷系統(tǒng)能效比能達(dá)4.1~4.5。 本文考察了不同負(fù)荷下的常規(guī)水冷式和蒸發(fā)式冷凝空調(diào)系統(tǒng)性能,對其工程實際應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行了測試,測試表明:蒸發(fā)式空調(diào)系統(tǒng)能夠很好的滿足建筑物的舒適性要求。測試計算了不同負(fù)荷情況下兩種空調(diào)系統(tǒng)的冷凝溫度和系統(tǒng)COP。結(jié)果表明采用蒸發(fā)式冷凝技術(shù),空調(diào)機(jī)組IPLV比水冷式高21.1%,比風(fēng)冷式高36.8%。 對該工程應(yīng)用實例的節(jié)能分析表明,該蒸發(fā)式冷凝空調(diào)系統(tǒng)達(dá)到了較好的節(jié)能效果。全年平均能耗指標(biāo)比改造前水冷式系統(tǒng)要低16.01%,季節(jié)能效比高27.3%。 本課題通過對蒸發(fā)式冷凝器流場分析及空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能研究,豐富了蒸發(fā)式冷凝器的理論與應(yīng)用研究體系,為進(jìn)一步研究蒸發(fā)式冷凝器的性能及其空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計提供了參考。 【關(guān)鍵詞】：蒸發(fā)式冷凝器 CFD模擬 空調(diào)系統(tǒng) 節(jié)能 傳熱
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TB657.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 物理量名稱及符號表11-13
• 第一章 緒論13-29
• 1.1 研究背景13-19
• 1.1.1 空調(diào)技術(shù)13
• 1.1.2 空調(diào)節(jié)能節(jié)水的重要性13-14
• 1.1.3 空調(diào)冷凝器的種類及特點14-15
• 1.1.4 蒸發(fā)式冷凝器的運行原理、分類及其特點15-19
• 1.2 本課題提出的目的意義19
• 1.3 蒸發(fā)式冷凝器流場分析與數(shù)值模擬研究進(jìn)展19-24
• 1.4 蒸發(fā)式冷凝器設(shè)計及其在空調(diào)應(yīng)用中的研究進(jìn)展24-26
• 1.5 本課題來源及主要研究內(nèi)容26-27
• 1.5.1 課題來源26
• 1.5.2 主要研究內(nèi)容26-27
• 1.5.3 創(chuàng)新之處與主要特色27
• 1.6 本章小結(jié)27-29
• 第二章 蒸發(fā)式冷凝器傳熱分析及內(nèi)部流場的數(shù)值模擬29-52
• 2.1 前言29-30
• 2.2 傳熱傳質(zhì)機(jī)理過程分析30-32
• 2.3 傳熱傳質(zhì)系數(shù)分析與計算32-39
• 2.3.1 管內(nèi)冷凝傳熱系數(shù)33-34
• 2.3.2 管外壁和水膜對流傳熱系數(shù)αw34-35
• 2.3.3 水膜和空氣間對流傳熱系數(shù)αw,a35-37
• 2.3.4 水膜界面和空氣間對流傳質(zhì)系數(shù)Km37-39
• 2.4 蒸發(fā)式冷凝器內(nèi)腔流場的數(shù)值模擬39-51
• 2.4.1 蒸發(fā)式冷凝器物理模型41-42
• 2.4.2 數(shù)學(xué)模型與邊界條件42-45
• 2.4.3 模擬結(jié)果與分析45-51
• 本章小結(jié)51-52
• 第三章 蒸發(fā)式冷凝空調(diào)機(jī)組節(jié)能分析及實驗研究52-75
• 3.1 前言52
• 3.2 制冷理論52-55
• 3.2.1 制冷循環(huán)52-54
• 3.2.2 冷凝溫度對制冷機(jī)的影響54-55
• 3.3 蒸發(fā)式冷凝器在制冷機(jī)組中的節(jié)能55-58
• 3.3.1 蒸發(fā)式冷凝器對冷卻系統(tǒng)的節(jié)能55-56
• 3.3.2 蒸發(fā)式冷凝器對壓縮機(jī)的節(jié)能56-58
• 3.4 蒸發(fā)式冷凝器制冷機(jī)組性能實驗研究58-74
• 3.4.1 實驗?zāi)康?/span>58
• 3.4.2 實驗裝置與流程58-62
• 3.4.3 實驗方法62-64
• 3.4.4 實驗數(shù)據(jù)處理64-65
• 3.4.5 實驗結(jié)果分析65-74
• 3.5 本章小結(jié)74-75
• 第四章 蒸發(fā)式冷凝空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用測試75-83
• 前言75
• 4.1 工程概述75-77
• 4.2 測試內(nèi)容和方法77-78
• 4.3 測試儀器78-80
• 4.4 測試結(jié)果80-82
• 4.5 本章小結(jié)82-83
• 第五章 蒸發(fā)式冷凝空調(diào)系統(tǒng)的能效分析83-92
• 5.1 前言83-84
• 5.2 IPLV（部分符合性能值）比較84-87
• 5.2.1 AR1550/590 標(biāo)準(zhǔn)適用的范圍84
• 5.2.2 標(biāo)準(zhǔn)冷水機(jī)組部分負(fù)荷性能值的確定84-87
• 5.3 SEER 的比較87-91
• 5.3.1 空調(diào)季節(jié)能效比SEER 的計算方法87-90
• 5.3.2 空調(diào)季節(jié)能效比SEER 的計算結(jié)果90-91
• 5.4 本章小結(jié)91-92
• 結(jié)論92-94
• 參考文獻(xiàn)94-100
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果100-101
• 致謝101

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