大型工業(yè)用蒸發(fā)式冷卻器的計(jì)算機(jī)仿真及優(yōu)化研究.pdf

1、大型工業(yè)用蒸發(fā)式冷卻器是一種將水冷與空冷、傳熱與傳質(zhì)過程融為一體且兼有兩者之長(zhǎng)的高效節(jié)能冷卻設(shè)備,在工業(yè)領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用.目前,在蒸發(fā)式冷卻器的研究和應(yīng)用過程中,取得了許多有效的成果,但也存在許多急需解決的問題.本文的目的就是通過一系列的理論和實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)這些問題進(jìn)行初步的探討,以此促進(jìn)蒸發(fā)式冷卻器在工業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用.首先,本文根據(jù)熱濕交換理論,建立了帶有預(yù)冷盤管的蒸發(fā)式冷凝器(管內(nèi)工質(zhì)發(fā)生飽和冷凝)和蒸發(fā)式冷卻器(管

2、內(nèi)工質(zhì)無(wú)相變)的傳熱傳質(zhì)微分方程組,在一維假設(shè)的基礎(chǔ)上,分別給出其解析解,結(jié)果可以用于工業(yè)蒸發(fā)式冷卻(冷凝)器的設(shè)計(jì)計(jì)算,并編制了相應(yīng)的設(shè)計(jì)程序方便工程應(yīng)用.在解析求解的基礎(chǔ)上,得到了蒸發(fā)式冷凝器盤管外循環(huán)水溫度和冷卻空氣焓值沿冷凝器高度方向分布的解析表達(dá)式,從而揭示了兩者的分布規(guī)律.其次,根據(jù)蒸發(fā)式冷卻器的傳熱傳質(zhì)微分方程組,利用龍格—庫(kù)塔法對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬仿真,編制了相應(yīng)的仿真程序,揭示了蒸發(fā)式冷卻器內(nèi)部溫度和焓的分布規(guī)律,為實(shí)際工

3、程的設(shè)計(jì)和優(yōu)化研究奠定了基礎(chǔ).本文還通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),證實(shí)管內(nèi)工藝介質(zhì)無(wú)相變情況下的數(shù)學(xué)模型的合理性和可靠性.為了更好的發(fā)揮蒸發(fā)式冷卻器的結(jié)構(gòu)的有效性,本文對(duì)蒸發(fā)式冷卻器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.以換熱量Q最大為目標(biāo)函數(shù),以換熱面積F和COP為約束條件,展示了蒸發(fā)式冷卻器的一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程,過程包括:數(shù)學(xué)建模,計(jì)算機(jī)程序的編制等.通過編程計(jì)算得到了結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù),結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的冷卻器換熱性能比原設(shè)計(jì)有了較大幅度的提高,并就各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)蒸發(fā)

4、式冷卻器多個(gè)性能指標(biāo)的影響作了分析.最后,本文還對(duì)蒸發(fā)式冷卻器的運(yùn)行控制模式作了優(yōu)化.以蒸發(fā)式冷卻器的總耗電量P為目標(biāo)函數(shù),以工藝要求的換熱量Q和結(jié)構(gòu)參數(shù)為約束條件,建立了蒸發(fā)式冷卻器運(yùn)行控制模式的優(yōu)化模型,通過編程計(jì)算得到了不同運(yùn)行條件下各股流體流量參數(shù)的優(yōu)化匹配,優(yōu)化后使機(jī)組耗能大大降低,還分析流量參數(shù)對(duì)蒸發(fā)式冷卻器的換熱性能和能耗的影響.最后,本文提出了運(yùn)行控制的可行性方案,對(duì)提高調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)特性和準(zhǔn)確度有一定的意義,初步解決了蒸發(fā)