間接蒸發(fā)冷卻器的數(shù)值模擬及傳熱傳質(zhì)系數(shù)研究.pdf

1、當(dāng)今，能源與環(huán)境問題日益突出，如何應(yīng)用低能耗、無污染的制冷方式已經(jīng)成為空調(diào)領(lǐng)域非常重要的發(fā)展方向。蒸發(fā)冷卻技術(shù)利用水在未飽和濕空氣中蒸發(fā)吸熱，能從自然環(huán)境中直接取得冷量，引起了人們廣泛關(guān)注。間接蒸發(fā)冷卻器是蒸發(fā)冷卻技術(shù)應(yīng)用于空氣處理的一種典型形式，與普通換熱器相比，其中的傳熱和傳質(zhì)過程相互耦合，熱質(zhì)交換機理復(fù)雜。本文從計算流體力學(xué)(CFD)的角度對此進行了分析和研究。 首先，系統(tǒng)地總結(jié)分析了蒸發(fā)冷卻空調(diào)的應(yīng)用與技術(shù)現(xiàn)狀，對板式間

2、接蒸發(fā)冷卻器的結(jié)構(gòu)和換熱特點進行了分析。通過引入合適的假設(shè)，建立了層流與湍流情形的數(shù)學(xué)物理模型，詳細討論了湍流數(shù)值模擬與程序的實現(xiàn)細節(jié)，解決了耦合傳熱傳質(zhì)過程的求解問題。 通過層流和湍流模型計算結(jié)果與已有實驗數(shù)據(jù)的比較，結(jié)果表明當(dāng)Re數(shù)小于2000時可使用層流模型，當(dāng)Re數(shù)大于2000時使用重整化群(RNG)k-ε模型更為合適。在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，對蒸發(fā)冷卻器內(nèi)的流場、溫度場以及水蒸汽濃度場分布情況作了定性分析。根據(jù)溫度場和濃度

3、場得到了局部Nu數(shù)和局部Sh數(shù)分布，分析了不同因素對平均Nu數(shù)和平均Sh數(shù)的影響，可以應(yīng)用一個無量綱數(shù)θ來考慮二次空氣干、濕球溫度和一次空氣干球溫度對傳熱傳質(zhì)過程的影響，并擬合得到了平均Nu數(shù)和平均Sh數(shù)關(guān)于Re數(shù)和無量綱數(shù)θ的計算式。根據(jù)間接蒸發(fā)冷卻器內(nèi)濕空氣的(火用)值變化情況，討論了有用能的轉(zhuǎn)化關(guān)系和不可逆(火用)損失。最后還討論了空氣流速、溫度、相對濕度和通道間距等因素對一次空氣出口平均溫度、換熱效率、(火用)效率和(火用)效比