基于填料優(yōu)化的熱源塔熱質(zhì)傳遞性能研究.pdf

1、熱源塔夏季換熱以潛熱為主，冬季換熱則以顯熱為主，由此存在冬夏季換熱能力不匹配的問題。為保證熱泵系統(tǒng)冬季穩(wěn)定工作，熱源塔需按冬季工況設(shè)計。如使用常規(guī)冷卻塔填料，勢必造成熱源塔體積過大，使得存在在一些場合因場地受限而不能應(yīng)用的問題。根據(jù)熱源塔的傳熱傳質(zhì)原理可知，為減小熱源塔體積，可通過增加熱源塔填料的比表面積以獲得更大的氣液接觸面積來實現(xiàn)。同時，需考慮如何在現(xiàn)有淋液密度下充分利用熱源塔內(nèi)的換熱面積。故本文采用理論分析、數(shù)值模擬和實驗研究的方

2、式，從熱源塔填料尺寸優(yōu)化、填料表面潤濕性改善和大比表面積填料的使用三個方面對填料進行優(yōu)化研究。本文研究結(jié)果為熱源塔緊湊化提供了參考，為熱源塔的優(yōu)化設(shè)計提供了新思路。
　　為高效利用熱源塔內(nèi)的換熱面積，就填料尺寸進行優(yōu)化研究。在對熱源塔換熱過程熱質(zhì)傳遞機理進行分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了熱源塔內(nèi)熱質(zhì)傳遞的數(shù)學模型，利用數(shù)學模型對不同狀態(tài)的空氣在熱源塔中與溶液的傳熱傳質(zhì)過程進行分析，確定熱源塔的吸熱工況。通過數(shù)值模擬的方式，就吸熱工況下填料的

3、高度和寬度對熱源塔熱質(zhì)傳遞性能的影響進行研究，確定在吸熱工況下設(shè)計熱源塔時，應(yīng)盡可能減小填料的寬度而增加填料的高度，使熱源塔熱質(zhì)傳遞性能更優(yōu)。
　　為在現(xiàn)有淋液密度下更有效潤濕填料表面，需提高填料表面的潤濕性能。在對理想表面和粗糙表面的潤濕行為進行分析的基礎(chǔ)上，理論研究了豎直平板降膜的機理和孔結(jié)構(gòu)對液膜滲流效應(yīng)的影響，提出了填料表面增加潤濕性的改進方法。構(gòu)建了填料表面潤濕性研究實驗裝置，以單位填料表面上液膜潤濕面積（成膜率）為潤濕

4、改性評價指標，揭示了動態(tài)液膜成膜滯后特征，實驗研究了不同材料、粗糙度和孔結(jié)構(gòu)對填料表面成膜性的影響，確定表面粗糙度和孔結(jié)構(gòu)均能增加親水填料的表面潤濕性能，提高填料表面的有效換熱面積。
　　為減小熱源塔體積，提出使用大比表面積、表面沖有網(wǎng)孔的孔板波紋填料，在增加換熱面積的同時，有效提高填料表面的潤濕性。構(gòu)建了熱源塔實驗系統(tǒng)，對比研究了空氣和溶液入口參數(shù)對孔板波紋填料和人字波紋填料熱源塔熱質(zhì)傳遞性能及流動性能的影響規(guī)律，并擬合了兩種填