翅片管换热器
石墨列管式换热器
同轴换热器
新闻动态
蒸发冷的管外换热性能的实验研究情况点击：1743 日期：[ 2014-04-26 22:00:57 ] |
| 蒸发冷的管外换热性能的实验研究情况 1.高明1.章立新 1.杨茉 1.李子钧 1.黄陈师 2.黄景山 3.苏永秋 3.范志远 (l.上海理工大学热工程研究所，上海200093;2.上海廷亚制冷设备有限公司，上海201605; 3.浙江金菱制冷工程有限公司，浙江诸暨311802) 摘要：将淋水填料与盘管组合构成高效低耗的密闭式冷却塔成为当前闭式塔的主流塔型本文以此类设备的研发 为背景，设计了一个用于燕发冷却换热模块性能试验的小型风筒，在横流和逆流模式下就单纯管束换热模块与城料一管束 结合型换热模块的管外换热性能进行了比较，并研究了淋水密度、风量对其换热性能的影响.试验表明，采用填料一管束 结合型换热模块，在相同截面风速和淋水密度以及相同的控制壁温和空气湿球温度条件下，管外综合换热系数比单纯管束有明显提高;对相同换热模块，管外综合换热系数在试验范围内随淋水密度和截面风速的增大而增大. 关键词：蒸发冷却;密闭式冷却塔;实验研究 中图分类号:TK124 文献标识码:A 文章编号:0253一231X(2008)04一640--03 0 引言 冷却塔是广泛应用于排放热过程中循环冷却水 所含废热的通用设备，与国民经济和社会发展中需 要解决的节能节水以及减少热污染密切相关.如要 求被冷却水纯净，或者被冷却水在工艺过程中有污 染不宜与空气直接接触，或者被冷却的并不是水，则需要采用密闭式冷却塔. 在密闭式冷却塔中，喷淋水在自身的重力作用 下在管外形成一层流动的水膜，热从管内的工艺流 体经管壁传给管外的水膜，再从水膜传给膜外强制 对流的空气.根据资料川的计算表明，在管内流体 处于经济流速的条件下，由于蒸发冷却换热模块的 管内侧换热远好于管外，纯管束形式的管表面积不少为蒸发面积所需，用填料代替这部分管束面积的 功能，使所需管束的换热面积相对减少，成本随之 下降，所以采用填料一管束结合型换热模块成为当 前闭式塔的主流塔型. 对闭式冷却塔，管内对流换热和管壁导热的计算公式已经较为成熟，但管外存在蒸发的降膜流动 的综合换热系数计算还不够成熟，尤其是填料一管 束结合型换热模块的设计计算目前缺乏足够的实验 支撑.文献降、4」分别研究过水平管降膜蒸发和热传 递问题，文献[s]分析了影响水平管降膜蒸发传热性 能的因素，文献[0]研究了水平管外壁薄膜蒸发侧的 表面传热系数以及水平管外壁液膜流动状态及其对 传热的影响.以上研究范围宽广且成果富有意义， 但对于在管束中布置填料的“填料一管束结合型换 热模块”的研究却未曾涉及. 本文通过建立一个实验风筒，对复杂的填料一管 束结合型换热模块进行实验，能方便地获取各种结 合形式包括横流或者逆流并在不同风量和淋水密度 下管外的综合换热系数，其结果对闭式冷却塔的管 束布置形式、管型及填料的选取具有指导意义。 1.模型及实验系统说明 1.l实验模型 在本文所述的密闭式冷却塔中，管束之间布置 了填料，喷淋水在填料及管束表面形成一层水膜， 大大增加了喷淋水与空气的接触面积，使得蒸发散 热增强，喷淋水温度降低，从而管内工艺流体与管外 水膜换热温差增大，增强了冷却效果.由于填料的 加入，使得换热模型变得复杂，本文综合考虑管外及 填料表面喷淋水的蒸发散热与接触散热，引入综合 换热系数，从而使得换热模型得以简化.本文所涉及 的管外换热模型如图1所示，图1(a)为横流模式， 图1(b)为逆流模式.填料对管外换热系数的影响主 要体现在喷淋水温、空气湿度和风向的变化上. 1.2 实验系统 用于蒸发冷却换热模块性能试验的小型风筒如图2(a)和(b)所示.其中图2(a)为横流模式，图2(b) 为逆流模式.实验台由换热模块、风系统、喷淋水系 统和测试系统组成. 换热模块是本实验台的核心部分，体积为300 mmX300mmx300mm，由两块有机玻璃侧板和四 根铝制横梁组成框架，被试管安装在有机玻璃侧板 上，其管径、管型、管间距和排列形式以及与填料的 结合形式由设计目标决定，不同形式更换有机玻璃 板即可.管内采用电加热，单管长280mm，输出功 率由调压器调节，可涵盖进口水温55℃以下，5℃ 到20℃温差的实验工况.整个换热模块可像抽屉一样插入风筒的测试段，方便更换. 风系统主要由进风口、测试段、收水器段、过渡 段、风机段组成，选用低噪声轴流通风机，用调速开 关可无级调节风量，并涵盖了0.8、3m/s的断面风 速范围. 淋水系统主要由水泵、水管、布水装置(逆流为 管式布水，横流为池式布水)、集水箱等组成，采用 阀门调节淋水量，并涵盖了逆流填料12、15t/(h.mZ) 和横流填料16、30t/(h.mZ)的淋水密度范围以及 100、250kg/(m·h)的管束单边宽度流量范围. 测试系统的测量量有加热管的功率，管壁温度， 淋水流量，风量，空气干湿球温度等.加热功率用数 字功率计测定，风量在风量测试段按等环量法用热 球风速仪测定，淋水量由串在水系统管路上的浮子 式流量计测定，温度由热电偶测定，并用计算机自 动采集和记录.通过电加热与空气焙差间的热平衡 控制实验精度. 1.3实验方案 以上实验台可对横流与逆流两种模式以及不同 管型、管表面特性(如亲水性)、管束排列形式(如叉 排、顺排)、管距、填料形式、填料与管束结合形式 (如在水流方向，填料与管束串联或并联) 、管壁温度 (模拟冷却塔进出水温度段)、风量、淋水密度、空气 进出口干湿球温度等情况，进行热力性能试验.在稳定工况下，由于喷淋水循环使用，其进出换热模块 时的温度将趋于某一稳定值，以此温度作为管外水 膜的定性温度，定义并计算管外综合换热系数K: 2.试验结果 本例为9管3x3顺排正方形排列，管径为16 mm，管距为70mm.填料为横流、逆流通用的方波 结构，平均片距为22.5mm. 本文对横流和逆流不布置填料(见图3(a))、横 流和逆流布置填料(见图3(b))时现有实验进行了比 较，各工况控制热平衡偏差在10%以内. 图4是横流模式 下当空气湿球温度为 24.8℃、截面风速为 1.8m/s、控制壁温为 36℃时，淋水密度与 管外综合换热系数关 系曲线.从图中可以看 出，有填料比无填料的 管外综合换热系数明 显增大. 图5是逆流模式下空气湿球温度为27.4℃、截 面风速为1.5m/s、控制壁温为36℃时，淋水密度 与管外综合换热系数关系曲线.其规律与横流相同. 图6是空气湿球温度为27.5℃、截面风速为1.8 m/s时，有填料的情况的横流和逆流两种模式时， 淋水密度与管外综合换热系数关系曲线.从图中可 以看出，在相同条件下，逆流模式的管外综合换热 系数高于横流模式，但逆流的风阻比横流大，耗能 相对也大些.另外比较图5与图6的逆流模式，管 外综合换热系数随截面风速的增大而增大. 3.结论 (l)现有试验表明，本文设计的实验台，对研究 闭式冷却塔换热模块管外综合换热系数具有较强的 适应性，灵敏度高，重复性好. (2)采用填料一管束结合型换热模块，在相同截 面风速和淋水密度及相同的控制壁温和空气湿球温 度条件下，管外综合换热系数比单纯管束有明显提 高. (3)对相同换热模块，管外综合换热系数在试验 范围内随淋水密度和截面风速的增大而增大. |
| 上一篇：地源热泵地下埋管换热性能测试装置 | 下一篇：板翅式换热器在空分设备中的应用情况 |