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(wèn)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(jì)。如使用常規(guī)冷卻塔填料，勢(shì)必造成熱源塔體積過(guò)大，使得存在在一些場(chǎng)合因場(chǎng)地受限而不能應(yīng)用的問(wèn)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(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，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(shí)驗(yàn)研究的方

2、式，從熱源塔填料尺寸優(yōu)化、填料表面潤(rùn)濕性改善和大比表面積填料的使用三個(gè)方面對(duì)填料進(jìn)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(jì)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(jìn)行優(yōu)化研究。在對(duì)熱源塔換熱過(guò)程熱質(zhì)傳遞機(jī)理進(jìn)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(xué)模型，利用數(shù)學(xué)模型對(duì)不同狀態(tài)的空氣在熱源塔中與溶液的傳熱傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行分析，確定熱源塔的吸熱工況。通過(guò)數(shù)值模擬的方式，就吸熱工況下填料的

3、高度和寬度對(duì)熱源塔熱質(zhì)傳遞性能的影響進(jìn)行研究，確定在吸熱工況下設(shè)計(jì)熱源塔時(shí)，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(rùn)濕填料表面，需提高填料表面的潤(rùn)濕性能。在對(duì)理想表面和粗糙表面的潤(rùn)濕行為進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，理論研究了豎直平板降膜的機(jī)理和孔結(jié)構(gòu)對(duì)液膜滲流效應(yīng)的影響，提出了填料表面增加潤(rùn)濕性的改進(jìn)方法。構(gòu)建了填料表面潤(rùn)濕性研究實(shí)驗(yàn)裝置，以單位填料表面上液膜潤(rùn)濕面積（成膜率）為潤(rùn)濕

4、改性評(píng)價(jià)指標(biāo)，揭示了動(dòng)態(tài)液膜成膜滯后特征，實(shí)驗(yàn)研究了不同材料、粗糙度和孔結(jié)構(gòu)對(duì)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(rùn)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(shí)，有效提高填料表面的潤(rùn)濕性。構(gòu)建了熱源塔實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)比研究了空氣和溶液入口參數(shù)對(duì)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(dòng)性能的影響規(guī)律，并擬合了兩種填