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管式间接蒸发冷却器亲水性能的实验研究

管式间接蒸发冷却器亲水性能的实验研究

作者：樊丽娟西安工程大学

学位级别：硕士

本文在节能减排的社会大背景下,以开发节能高效管式间接蒸发冷却器为出发点,研究了强化管式间接蒸发冷却器传热传质的方法。具体措施包括:在换热管外包覆吸水性纤维织物或网状结构材料,在铝箔表面整理亲水膜,通过性能测试确定管式间接... 详细信息

本文在节能减排的社会大背景下,以开发节能高效管式间接蒸发冷却器为出发点,研究了强化管式间接蒸发冷却器传热传质的方法。具体措施包括:在换热管外包覆吸水性纤维织物或网状结构材料,在铝箔表面整理亲水膜,通过性能测试确定管式间接蒸发冷却器的最佳二次/一次空气风量比和淋水密度。本文首先从强化传热的理论出发,就如何开发和研究节能高效的管式间接蒸发冷却器,阐述了几种强化传热传质的具体措施,如选用优质管材、对换热管进行特殊处理、在换热管外涂覆亲水性涂层、设计合理的布水系统和在喷淋水中添加润湿剂。通过对比分析本文提出,采用亲水铝箔管材,在管外包覆不锈钢网状结构材料、金属纤维织物或丙纶纤维织物,在换热管外涂敷有机无机复合亲水膜,是几种行之有效的增强管式间接蒸发冷却系统中换热管传热传质的措施。另外本文在理论上对亲水膜进行了深入细致的研究,分析了亲水涂膜需要具备的性能,包括初期亲水性、持续亲水性、耐蚀性和无臭味性。并详细介绍了三种亲水涂膜（无机亲水膜、有机亲水膜、有机无机复合亲水膜）各自的特点及亲水机理。在此基础之上,本文针对管式间接蒸发冷却系统中对换热管性能的要求,研发并制备了铝箔表面亲水膜,测定了该亲水膜的亲水性、持续亲水性,并据此对涂膜的亲水机理作了详细探讨。结果表明:（1）采用硅酸钠、氧化锌、聚丙烯酰胺等成分组成的溶液可以在铝箔表面获得亲水膜层。该亲水膜的亲水效果较好,水在表面的接触角小于10°;同时该膜有较好的耐水性能,在经过10个干湿循环后,水在表面的接触角仍然小于20°。（2）加入表面活性剂后,涂膜的亲水性有明显改善。但是由于表面活性剂耐水性差,所以致使涂膜的持续亲水性并没有显著提高。另外,表面活性剂的用量有一最佳值,在这一点亲水膜表面水的接触角最小,其亲水性最好。用量过少或过多都会降低膜层的亲水性。本文的表面活性剂的最佳添加量为0.1。（3）本文分别选用浸渍法和涂层法对铝箔试样进行整理。通过对比发现两种整理方法都能在铝箔试样表面形成均匀的亲水膜。但浸渍法致使涂膜的持续亲水性不够高,在经过10个干湿循环后,亲水膜部分受损。而涂层法能在铝箔试样表面形成均匀且坚固的亲水膜,初期亲水性和持续亲水性都较好,且节省溶液。实验表明以改性硅酸钠为主体的配方具有良好的亲水性,添加固化剂可以大幅度提高涂膜的持续亲水性,加入适量的水溶性有机高分子聚合物及表面活性剂,可以使其性能得到极大的提高。另外采用涂层法将该溶液整理在铝箔试样表面可以形成均匀且坚固的亲水膜,初期亲水性和持续亲水性都较好。该项研究使用价值明显,具有广阔的工业应用前景。本文还通过对一台风量为5000m/h的蒸发冷却组合式空调机组的一个功能段——管式间接蒸发冷却段进行性能测试,系统地研究了二次/一次空气风量比和淋水密度对冷却器效率和温降的影响。结果表明:（1）换热管内流速为9.32m/s时,换热效果达到最佳。在今后的换热器设计中,此类管式换热器的管内流速可优选8～10m/s。（2）实验得到中湿度地区的最佳二次/一次空气风量比为0.7,此时冷却器效率达到81%,温降达到15.23℃。通过分析,该二次/一次空气风量比也适用于其他气象条件下结构配置类似的管式换热器,这一结果为今后的开发设计提供了指导。（3）在二次/一次空气风量比为0.7的情况下改变淋水密度,结果显示在一次空气流量、二次空气流量都一定的情况下,淋水密度越大,冷却器的效率和温降越高。但是当淋水密度达到0.64 m/h·m时,再增大淋水密度,冷却器的效率和温降没有太大的改善。对于风量为5000m/h的管式间接蒸发冷却器,我们可以认为0.64 m/h·m为该结构配置下的最佳淋水密度。本文在实验的基础上提出了改进管式间接蒸发冷却器换热效果的具体措施,完善了管式间接蒸发冷却器在中湿度地区的应用手段,为今后蒸发冷却技术的进一步推广应用奠定了基础。

关键词：管式间接蒸发冷却器节能减排亲水膜强化传热传质亲水铝箔

管式间接蒸发冷却器传热温度场模拟与试验研究

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管式间接蒸发冷却器传热温度场模拟与试验研究

作者：郝亮兰州交通大学

学位级别：硕士

近年来，中央提出节能减排的工作要求，其中建筑节能尤其受到重视。而在建筑能耗中空调能耗所占比例较大。为大力推进建筑节能，中国空调行业在不断寻找替代能源的同时，也更加关注研发节能的新途径。目前，国内学者正将蒸发冷却空调技... 详细信息

近年来，中央提出节能减排的工作要求，其中建筑节能尤其受到重视。而在建筑能耗中空调能耗所占比例较大。为大力推进建筑节能，中国空调行业在不断寻找替代能源的同时，也更加关注研发节能的新途径。目前，国内学者正将蒸发冷却空调技术当做自然冷源替代人工冷源的新型方法进行研究，而其确实是一种环保、高效、经济的冷却方式。 2010年，兰州市成为住建部确定的第一批统计建筑能耗的79个试点城市之一，兰州市政府以及人民深感任重而道远。兰州地处内陆，属温带大陆性气候。温差大，降水少，气候干燥，风沙尘土较多且水质不好。结合兰州地区气候特点以及文献中对目前常用的蒸发冷却机组性能分析比较，管式间接-直接复合式蒸发冷却空调机组不仅能够发挥其自身优点，而且对于较差的室外条件具有较强的适用性。本文介绍了国内外管式间接蒸发冷却器的研究进展，管式间接蒸发冷却器的性能，提出管式间接蒸发冷却器性能测试研究目的、方法、意义及在该领域目前存在的问题。基于测试管式间接蒸发冷却器在兰州地区气候条件下的实际运行效果，提出设计与建造本实验台。为了测试该蒸发冷却器的最佳二次/一次空气风量比、淋水量、空气温湿度以及压降，需要设计与建造相关实验台的测试系统以进行试验研究。以管式间接-直接复合式蒸发冷却空调机组实验台为依托，着重对机组整体与各级功能段运行情况进行测试与分析。通过合理设置机组实验台初始状态参数，分别测试机组整体与各级功能段在兰州地区气候条件下实际应用效果。在能够获得令人较为满意的空气处理效果前提下，得出机组整体与各级功能段具体的适用性。并进一步证明在空气能比较丰富的西北地区管式间接蒸发冷却器推广应用大有前景。以管式间接蒸发冷却器实验台为依托，着重对其传热传质过程进行分析与计算。合理设置实验台初始状态参数，测试管式间接蒸发冷却器在兰州地区气候条件下实际应用效果。在获得理想实验数据后，通过查阅文献选择误差范围较小的传热传质关联式，计算出换热过程中主要技术参数，为今后在兰州地区气候条件下制造出适用性更高的管式间接蒸发冷却器提供较为可靠的理论设计依据。详细介绍应用ANSYS14.0进行管式间接蒸发冷却器数值模拟研究，重点在于研究内插螺旋线的椭圆管式间接蒸发冷却器一次空气数值模型的建立过程，温度分布云图及路径温度分布曲线变化图以及对模拟结果的分析研究并与实验测试结果分析对比。并将无内插螺旋线的椭圆管式间接蒸发冷却器一次空气温度分布云图与有内插螺旋线的椭圆管式间接蒸发冷却器一次空气温度分布云图进行比较分析。

关键词：管式间接蒸发冷却器传热传质温度场数值模拟试验研究

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管式间接蒸发冷却器换热特性的实验研究

管式间接蒸发冷却器换热特性的实验研究

作者：于凯兰州交通大学

学位级别：硕士

近年来，随着我国“十二五”计划的推进，节能减排日益成为我国经济发展过程中的重点工作。而在建筑领域中，空调的能耗是建筑能耗的主要部分，因此在空调领域实现节能显得尤为重要。蒸发冷却空调利用干空气能实现制冷的方式，体现了... 详细信息

近年来，随着我国“十二五”计划的推进，节能减排日益成为我国经济发展过程中的重点工作。而在建筑领域中，空调的能耗是建筑能耗的主要部分，因此在空调领域实现节能显得尤为重要。蒸发冷却空调利用干空气能实现制冷的方式，体现了节能、环保、低能耗的社会发展要求，使得环境得到了很好的保护。并且随着技术上不断改进，蒸发冷却式空调已经在我国气候干燥的西北地区得到了成功的应用。兰州处于内陆地区，属于温带大陆性气候，降水少，温差大，气候比较干燥，有利于蒸发冷却空调的适用。基于兰州地区独特的气候条件和管式间接蒸发冷却器在该地区的良好适用性，提出设计并实际建造了本实验台。本文首先介绍了在国内以及国外管式间接蒸发冷却器的研究情况，提出管式间接蒸发冷却器换热性能研究的实验目的、意义、方法以及在该领域目前仍存在的问题。分析了管式间接蒸发冷却器换热的换热原理，指出水与空气在直接接触时所遵循的热质交换机理是蒸发冷却的理论基础，在水与空气热量交换和质量交换同时进行时，焓差将是推动总的热交换进行的动力。并且对管式间接蒸发冷却器传热和传质过程进行分析并计算，通过查阅相关资料和文献，选择出传热和传质关系式，此关系式误差范围较小，计算出一次空气、二次空气和喷淋水在换热过程中的有效的技术参数，为在兰州气候条件下管式间接蒸发冷却器的更好应用与发展提供理论依据。之后本文着重对管式间接蒸发冷却器换热特性进行实验设计与研究，对实验初始状态参数进行合理设置，并且控制安装的测试系统对该蒸发冷却器的各实验变量进行控制，如一次空气干球温度、二次空气湿球温度、二次/一次空气风量比等，得出各实验参数的变化情况和各参数变化时对管式间接蒸发冷却器效率的影响，为管式间接蒸发冷却器在兰州地区的实际应用提供参考。另外，对***建立的一种适用于工程实践间接蒸发冷却器的热工计算模型进行推理和验证。经过对这种模型进行理论分析，然后用实验的方法对这种模型的适用性进行验证，证明了这种模型的工程实践性，得出了一种适用于工程实践的间接蒸发冷却器换热模型。最后介绍内插螺旋线的管式间接蒸发冷却管的数值模型建立过程，并得出整体温度分布云图，一次空气中心路线路径温度变化曲线以及内插螺旋线和内无螺旋线的换热管各个位置温度分布云图进行对比分析，得出内插螺旋线的换热管内一次空气温度降低效果明显优于内无螺旋线的换热管。

关键词：管式间接蒸发冷却器水和空气传热传质换热效率实验研究

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管式间接蒸发冷却器的强化传热研究

管式间接蒸发冷却器的强化传热研究

作者：袁璐兰州交通大学

学位级别：硕士

改革开放以后,我国经济飞速发展,能源供应越来越紧张,能源危机已迫在眉睫。我国建筑行业的能源消耗是最大的,占据了国内总能耗的30%以上,其中空调所消耗的能源是建筑行业最大的,高达60%左右。因此,降低空调能耗是行之有效的降低建筑能... 详细信息

改革开放以后,我国经济飞速发展,能源供应越来越紧张,能源危机已迫在眉睫。我国建筑行业的能源消耗是最大的,占据了国内总能耗的30%以上,其中空调所消耗的能源是建筑行业最大的,高达60%左右。因此,降低空调能耗是行之有效的降低建筑能耗的方法。兰州市作为住建部确定的第一批统计建筑能耗的79个试点城市之一,市政府以及人民深感任重而道远。兰州地处内陆,属温带大陆性气候。温差大,降水少,气候干燥,风沙尘土较多且水质不好。结合兰州地区气候特点以及对目前常用的蒸发冷却机组性能分析比较,管式间接蒸发冷却空调机组不仅能够发挥其自身优点,而且对于较差的室外条件具有较强的适用性。本文介绍了国内外管式间接蒸发冷却器的研究进展,提出管式间接蒸发冷却器在强化传热方面的研究目的、方法、意义及在该领域目前存在的问题。本研究详细介绍了应用ANSYS14.5进行管式间接蒸发冷却器数值模拟研究,研究了内插螺旋线管内强化传热模型、外置翅型结构管外强化传热模型的管式间接蒸发冷却器一次空气数值模型的建立过程,分析研究了温度分布云图及温度分布曲线变化图的模拟结果。同时,应用光管管式间接蒸发冷却器的仿真结果与内插螺旋线或外置翅型结构的管式间接蒸发冷却器进行对比分析。三个模型的管长均为1200mm,一次空气入口温度为40℃,得出结论:(1)光管筒体模型的出口温度约为38.684℃,温降为1.316℃,3.29%(3)管内强化传热模型的出口温度为35.660℃,温降4.34℃,降了 10.85%(3)管外强化传热模型出口温度为38.576℃,温降1.424℃,3.56%最后,本研究提出应用内插螺旋线耦合外置翅型的耦合式强化传热模型,并以管式间接蒸发冷却器的最优参数设置方案为目标,选择冷却器结构参数为试验的影响因素,利用正交设计试验方法对该耦合式结构开展模拟仿真实验。通过对正交试验结果的分析发现:(1)对于进出口温度偏离度来说,各因素影响的主次顺序为:螺旋线匝数>螺旋线直径>翅化比(翅片外表面积/光管外表面积)>翅型结构半径心距,最优水平组合为:螺旋线匝数17,螺旋线直径D=4,翅化比(翅片外表面积/光管外表面积)L1为22.5,翅型结构半径心距L为2d1。(2)仿真模拟实验发现相对较优的参数设置的耦合管式间接蒸发冷却器换热结构可以将出口温度降低到33.044℃,温降达6.956℃,降低了 17.39%,相比于单独的管内或管外强化换热模型,其换热效果大大增强。

关键词：管式间接蒸发冷却器强化传热数值模拟正交试验

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管式间接蒸发冷却器性能分析及数值方法

制冷与空调 2020年第1期20卷 80-85页

作者：李睿周文和兰州交通大学环境与市政工程学院建环系

现有的管式间接蒸发冷却技术分析,其机理研究有待深入。虽然数值技术省时省力,但针对管式间接蒸发冷却空调的数值方法并不完善。通过对兰州地区管式间接蒸发冷却空调试验测试数据的反复比对验证,本文得到了较为合理的三维全尺寸数值模... 详细信息

现有的管式间接蒸发冷却技术分析,其机理研究有待深入。虽然数值技术省时省力,但针对管式间接蒸发冷却空调的数值方法并不完善。通过对兰州地区管式间接蒸发冷却空调试验测试数据的反复比对验证,本文得到了较为合理的三维全尺寸数值模型和方法,得出结构参数、介质参数等众因素对空调器的性能均有较大影响。

关键词：蒸发冷却管式间接蒸发冷却器数值方法

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一种新型管式间接蒸发冷却器的性能

化工学报 2012年第S2期63卷 49-52页

作者：王玉刚黄翔集美大学机械工程学院福建厦门361021 西安工程大学环境与化学工程学院陕西西安710048

对包覆吸水性材料的管式间接蒸发冷却器进行了测试,分析了其传热传质性能,吸水性材料的保水量及对传热传质性能的影响,以及吸水性材料的补水时机。

关键词：管式间接蒸发冷却器吸水性材料传热传质

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管式间接蒸发冷却器换热管的亲水性

西安航空技术高等专科学校学报 2011年第1期29卷 74-77页

作者：樊丽娟黄翔西安航空技术高等专科学校动力工程系陕西西安710077 西安工程大学环境与化学工程学院陕西西安710048

对管式间接蒸发冷却器在应用过程中存在的换热管表面亲水性较差的问题进行分析,介绍亲水性的表征方法,分析亲水涂膜需要具备的性能,并详细介绍了三种亲水涂膜各自的特点及亲水机理。提出采用亲水溶液对铝箔表面进行亲水整理的方法来提... 详细信息

对管式间接蒸发冷却器在应用过程中存在的换热管表面亲水性较差的问题进行分析,介绍亲水性的表征方法,分析亲水涂膜需要具备的性能,并详细介绍了三种亲水涂膜各自的特点及亲水机理。提出采用亲水溶液对铝箔表面进行亲水整理的方法来提高其亲水性,结果显示经过亲水处理后铝箔表面亲水性和持续亲水性都大大提高。

关键词：管式间接蒸发冷却器亲水膜强化传热传质亲水铝箔

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管式间接蒸发冷却器管长对冷却效果的影响

西安工程大学学报 2012年第6期26卷 779-782页

作者：朱叶卫郝航黄翔白延斌神华神东电力有限责任公司生产部陕西榆林719300 西安工程大学环境与化学工程学院陕西西安710048

通过理论分析和实验测试,分析管长对管式间接蒸发冷却器冷却效果的影响,实验测试采用换热管管长为1m和1.5m的管式间接蒸发冷却器,根据测试结果计算该蒸发冷却器的湿球效率.测试结果表明,换热管管长采用1m的管式间接蒸发冷却器湿球效率... 详细信息

通过理论分析和实验测试,分析管长对管式间接蒸发冷却器冷却效果的影响,实验测试采用换热管管长为1m和1.5m的管式间接蒸发冷却器,根据测试结果计算该蒸发冷却器的湿球效率.测试结果表明,换热管管长采用1m的管式间接蒸发冷却器湿球效率较好时为55.6%.相比换热管长为1.5m的管式间接蒸发冷却器而言效果相差约10.4%,在实际工程中应用可行性较低,应优先考虑换热管长为1.5m的管式间接蒸发冷却器.

关键词：蒸发冷却管式间接蒸发冷却器冷却效果

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管式间接蒸发冷却器数学模型分析及验证

建筑热能通风空调 2007年第2期26卷 33-36页

作者：黄翔武俊梅西安工程大学

介绍了现有的几种管式间接蒸发冷却器数学模型,并加以比较。分析了各种模型的不足之处,优选出了一种新型简便、实用性较强的计算方法并对其进行了实验验证,实测值与理论值较好吻合,表明此种计算方法十分适于指导工程实践。为管式间接蒸... 详细信息

介绍了现有的几种管式间接蒸发冷却器数学模型,并加以比较。分析了各种模型的不足之处,优选出了一种新型简便、实用性较强的计算方法并对其进行了实验验证,实测值与理论值较好吻合,表明此种计算方法十分适于指导工程实践。为管式间接蒸发冷却器的设计、优化和推广应用奠定了基础。

关键词：管式间接蒸发冷却器数学模型优选实验验证