蒸發(fā)式冷凝器強化傳熱及強度分析.pdf

1、蒸發(fā)式冷凝器是在化工生產和制冷領域中廣泛應用的一種高效冷凝器,它具有節(jié)水、節(jié)能和占地面積小等優(yōu)點。蒸發(fā)式冷凝器的工作過程存在著三種流體間的傳熱傳質:制冷劑蒸氣在換熱盤管管內冷凝,管外有水流和空氣流的相互流動。空氣流、水流和制冷工質流的相互流動方式多種多樣,因此,蒸發(fā)式冷凝器有許多種結構形式,但是換熱盤管部分是過程中不可缺少的,也是最重要的。為此,本文完成了以下工作:(1)對蒸發(fā)式冷凝器進行傳熱傳質過程進行分析,發(fā)現(xiàn)進風吸收水蒸氣的能力對

2、蒸發(fā)式冷凝器的運行具有重要的影響。進風的相對濕度小,吸收水蒸氣的能力大。在空氣溫度變化不大的情況下,決定相對濕度的重要因素是濕球溫度。(2)優(yōu)化了蒸發(fā)式冷凝器的設計算法,對蒸發(fā)溫度、空氣濕球溫度以及配風量、配水量的選取進行討論,并結合實例進行了設計計算,而后對蒸發(fā)式冷凝器部件進行設計選型,并說明了整機安裝時需要注意的問題。(3)對蒸發(fā)式冷凝器內部氣流分布進行了CFD模擬,管束叉排時流體在管道間交替收縮和擴張的彎曲通道中流動,比順排時在管

3、間走廊通道的流動擾動劇烈,更有利于強化蒸發(fā)過程。然而叉排管束的阻力損失大于順排。(4)叉排排列時改變管間距進行模擬,得到橫向管間距在2.0~2.5d之間,縱向管間距在1.75~2.0d范圍內選取,空氣流場及空氣動力學性能較好;對氣流進口狀態(tài)進行模擬,結果表明,來流速度角在-200°~20°,來流速度的選擇在2.5m/s-3.5m/s之間選取,可以使蒸發(fā)式冷凝器傳熱和流阻性能達到較好狀態(tài)。(5)設計了新式板束型蒸發(fā)式冷凝器,用多流程板束代

4、替原來的單流程,板管內流體流速提高,換熱系數(shù)增大,提高了蒸發(fā)式冷凝器換熱性能。多排板管間采用板箱連接,可以很好的支撐板束,板管壁溫度較高,容易使填料老化變形,板間不加填料。(6)對新式板束型蒸發(fā)式冷凝器的換熱板部分,用Solidworks建立模型,而后利用COSMOS進行應力分析,表明在冷凝器整體裝配時要尤其注意板箱上部的固定;對單個板管進行應力和熱力分析,分析結果表明板的上下邊線是最薄弱的地帶,合理的焊接材料及焊接工藝提高焊縫的質量,