翅片管式换热器
换热器的设计
热管式换热器
新闻动态
横流板式间接蒸发换热器的开发研究点击：1976 日期：[ 2014-04-26 21:58:07 ] |
| 横流板式间接蒸发换热器的开发研究 李雪明1宋文武1张彦南1刘学来2 (1.西华大学能源与环境学院成都610039; 2.山东建筑大学热能工程学院济南250101） 【摘要】横流板式间接蒸发换热器是间接蒸发技术应用于空气处理的一种典型设备，可以有效的回收空调排风的热量（冷量），对降低空调能耗，实现建筑节能具有重要意义。提出了横流板式间接蒸发换 热器的热工计算方法，并根据间接蒸发换热过程传热传质的特点，应用ε-NTU方法设计出了不同规格，适用于不同新风量、结构紧凑、经济节能的横流板式间接蒸发换热器，并开发了横流板式间接蒸发换热器的计算机辅助设计程序。最后对横流板式间接蒸发换热器的性能进行了评价。 【关键词】横流；间接蒸发；对数平均温差；换热效率 中图分类号:TU83文献标识码:A 0 引言 我国人口众多，能源资源相对匮乏，人均能源资源占有量不到世界平均水平的一半。随着我国国民经济的发展，建筑数量大量增加，随之建筑能耗急剧增长，给我国能源供应带来极大的压力。建筑节能是节能环节中潜力最大、最为直接有效的方式，是缓解能源紧张、解决社会经济发展与能源供应不足这对矛盾的最有效措施之一。另外，随着改革开放和住宅建筑的迅猛发展，人们对居住环境的 要求越来越高，人们现在不仅仅只关注暖通设备给居住环境带来的舒适的热冷环境，更加关注室内空气品质 [1] 。长期生活和工作在现代建筑的人们普遍 感到头晕、胸闷、鼻塞、喉干、恶心、精神不佳等 症状，把这种症状命名为“建筑病综合症”(Sick Building Syndrome)。传统建立在人体热平衡概念 上的空调，已经远不能满足人们对健康生活的要求。解决此问题的最好办法是进行室内外空气交 换，即吸进室外的清新空气的同时排除室内的污浊空气。一般家庭采用打开门窗的自然通风方式来增大新风，虽然能起到通风换气的作用，但是，由于夏（冬）季室内外差较大，新风温度过高（低）， 造成室内温度分布不均匀，使人体产生不舒适感。另外，未经任何处理的室外风有可能对室内空气造 成二次污染，并增加能耗。蒸发冷却由于不使用CFC因而对大气环境无污染 [2] 。通常的机械制冷是 由制冷剂的蒸发来提供冷量，但对于蒸发冷却来说，是利用水的蒸发取得冷量，它不必将蒸发后的 水蒸气再进行压缩、冷凝回到液体状态的水再进行蒸发。一般可以直接补充水来维持蒸发冷却过程的 进行。因此与机械制冷相比，蒸发冷却制冷不需要消耗压缩功，这使得它的COP值有时要比机械制冷要大的多，从而取得节能效果。 横流板式间接蒸发换热器通过对空调冷凝水和排风热量（冷量）的回收，可以降低制冷空调机组的容量。横流板式间接蒸发换热器通过回收空调排风的热量，降低了空调排风的温度。采用横流板式间接蒸发换热器可以适当增加新风量，可以改善室内空气品质为人们创造更有利于人体健康的室 内环境 [3-7] 。横流板式间接蒸发换热器的全热交换效率可以达到60%以上，可以在很大程度上降低空调能耗。 1 横流板式间接蒸发换热器热工计算 在横流板式间接蒸发换热器内，作以下假设： (1)无沿壁面纵向的热传导及沿流动方向空气 内部的热传导； (2)换热器与外界没有热交换； (3)空气流道之间密封良好，无空气和水分的渗 透； (4)新风、排风及喷淋水流量恒定； (5)干空气的定压比热容cp、水的定压比热容 cw、水蒸气的定压比热容cv、水蒸气的气化潜热r0、 大气压力B恒定不变； (6)质量流量与入口热力状态均匀一致； (7)满足刘伊斯关系式。 1.1平均传热系数的确定 新风、排风侧的对流换热系数均采用 Stoitchkov准则关联式 [8]计算： 1.2对数平均传热焓差的确定 纯逆流对数平均焓差定义为： 由于在横流板式间接蒸发换热器内，新风和排风呈横向流动，因此引入纯逆流对数平均焓差的修正系数，即横流板式间接蒸发换热器的平均传热焓差定义为： 新风及排风在垂直于流动方向的温度分布都是不均匀的。在此情况下参阅横流板式间接蒸发换热器对数平均焓差的推导参阅文献[10-12]，横流板式间接蒸发换热器对数平均焓差的修正系数φ为， 1.4设计及校核计算示例 横流板式间接蒸发换热器的原理图如图1所 示，其结构示意图如图2所示。由于设计计算量较 大，编写了横流板式间接蒸发换热器的优化设计计 算计算机程序，程序框图如图3所示。 新风风速取3m/s，则新风侧的对流换热系数为： α1=68.20W/(m 2 ·K)；排风风速为3m/s，则排风侧的 对流换热系数为：α2=68.20W/(m 2 ·K)。换热板的厚 度： δp=0.15mm；换热板的导热系数： λp=237W/(m·K)。计算得出平均传热系数：k=34.10 W/(m 2 ·K)。 换热器的传热单元数：NTU=1.55；换热效率 为：ε=56.30%。新风出口焓值为：h1o=75.55kJ/kg。 排风出口焓值的为：h2o=79.40J/kg。 采用对数平均焓差法对该横流板式间接蒸发热回收装置的换热效率进行校核，与采用ε-NTU 计算的换热效率的差值为：△ε=ε'-ε=0.2 采用两种方法计算的换热效率误差：△ε<5%，在允许误差范围内，因此该横流板式间接蒸发热回收装置的设计正确合理。 2.横流板式间接蒸发换热器性能评价 一台符合生产需要又较完善的换热器应满足以下基本要求：①保证满足生产过程要求的热负荷；②强度足够及结构合理；③便于制造、安装和 检修；④经济合理。在符合这些要求前提下，尚需衡量换热器技术上的先进性和经济上的合理性问题，即所谓换热器的性能评价问题，以便确定和比较热交换的完善程度。 本文采用两种常用的方法，对HBJZ-L5000横流板式间接蒸发换热器进行评价。第一种以热力学第一定律为基础，主要适用于工程计算。第二种以热力学第二定律—熵分析为基础，这种方法较好地适用于工程计算和理论分析。 3 结论 通过大量的计算比较，得出了关于横流板式间接蒸发换热器的一些结论： （1）在新排风风速相同的情况下，提高风速可以提高对流换热系数，但是，风速的提高会缩短新排风换热的时间，导致换热效率随风速的增加而降低。 （2）在新排风量一定时，新风侧的板间距和排风侧的板间距差别越大时，换热效率越高，但是新风侧的板间距过小会增大新风测流道的阻力损失。 （3）换热效率随新风温度和相对湿度的升高而升高。 （4）在新风量一定的情况下，增加排风量可提高换热效率，但是过大增加排风量会造成室内负压，对提高换热效率没有意义。 参考文献： [1]周孝清,陈沛霖.间接蒸发冷却器的设计计算方法[J].暖 通空调,2000,30(1):39-42． [2]陈沛霖.间接蒸发冷却技术在空调中的应用[J].制冷技 术,1998,2(3):1-8. [3]陈沛霖.论间接蒸发冷却技术在我国的应用前景[J].暖 通空调,1998,18(2):24-29. [4]黄翔,刘鸣,于向阳.我国新疆地区蒸发冷却技术应用现 状分析[J].制冷与空调,2001,6:33-38. [5]王恒月.水蒸发冷却技术在家用空调器中的应用[J].制 冷空调器具,2004,11:13-14. [6]赵亮,聂劲松.用于空调的蒸发冷却装置[J].石油化工设 备,2002,1(31):51-53. [7]陈恒亮.间接蒸发热回收装置的研究[D].山东:山东建 筑大学.2007． [8]N J Stoitchov.Heat and mass transfer in plastic plate heat exchangers with indirect evaporative cooling[C].In Proceedings Clima 2000—The second World Congress on Heating,Ventilating and Air-Conditioning Engineers. Sarajevo,1989. [9]彭美君.间接蒸发冷却板式换热器火用效率评价及分 析[D].长沙:湖南大学,2005. [10]D M Smith,Mean temperature difference in cross flow[J]. Engineering,1934,138(8):479-481. [11]M.Jakob,Heat transfer.New York:John wiley&Sons Inc,1957． [12]卓宁,孙家庆.工程对流换热[M].北京:机械工业出版 社,1982:207-238. [13]张海泉.板式换热器热工与阻力性能测试及计算方法 研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2006. |
| 上一篇：管壳式换热器纽带强化传热实验研究 | 下一篇：空分设备高压换热器堵塞的原因分析与处理 |