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管式间接蒸发冷却器传热温度场模拟与试验研究

作　者: 郝亮
导　师: 张健
学　校: 兰州交通大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 管式间接蒸发冷却器传热传质温度场数值模拟试验研究
分类号: TU831.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来，中央提出节能减排的工作要求，其中建筑节能尤其受到重视。而在建筑能耗中空调能耗所占比例较大。为大力推进建筑节能，中国空调行业在不断寻找替代能源的同时，也更加关注研发节能的新途径。目前，国内学者正将蒸发冷却空调技术当做自然冷源替代人工冷源的新型方法进行研究，而其确实是一种环保、高效、经济的冷却方式。2010年，兰州市成为住建部确定的第一批统计建筑能耗的79个试点城市之一，兰州市政府以及人民深感任重而道远。兰州地处内陆，属温带大陆性气候。温差大，降水少，气候干燥，风沙尘土较多且水质不好。结合兰州地区气候特点以及文献中对目前常用的蒸发冷却机组性能分析比较，管式间接-直接复合式蒸发冷却空调机组不仅能够发挥其自身优点，而且对于较差的室外条件具有较强的适用性。本文介绍了国内外管式间接蒸发冷却器的研究进展，管式间接蒸发冷却器的性能，提出管式间接蒸发冷却器性能测试研究目的、方法、意义及在该领域目前存在的问题。基于测试管式间接蒸发冷却器在兰州地区气候条件下的实际运行效果，提出设计与建造本实验台。为了测试该蒸发冷却器的最佳二次/一次空气风量比、淋水量、空气温湿度以及压降，需要设计与建造相关实验台的测试系统以进行试验研究。以管式间接-直接复合式蒸发冷却空调机组实验台为依托，着重对机组整体与各级功能段运行情况进行测试与分析。通过合理设置机组实验台初始状态参数，分别测试机组整体与各级功能段在兰州地区气候条件下实际应用效果。在能够获得令人较为满意的空气处理效果前提下，得出机组整体与各级功能段具体的适用性。并进一步证明在空气能比较丰富的西北地区管式间接蒸发冷却器推广应用大有前景。以管式间接蒸发冷却器实验台为依托，着重对其传热传质过程进行分析与计算。合理设置实验台初始状态参数，测试管式间接蒸发冷却器在兰州地区气候条件下实际应用效果。在获得理想实验数据后，通过查阅文献选择误差范围较小的传热传质关联式，计算出换热过程中主要技术参数，为今后在兰州地区气候条件下制造出适用性更高的管式间接蒸发冷却器提供较为可靠的理论设计依据。详细介绍应用ANSYS14.0进行管式间接蒸发冷却器数值模拟研究，重点在于研究内插螺旋线的椭圆管式间接蒸发冷却器一次空气数值模型的建立过程，温度分布云图及路径温度分布曲线变化图以及对模拟结果的分析研究并与实验测试结果分析对比。并将无内插螺旋线的椭圆管式间接蒸发冷却器一次空气温度分布云图与有内插螺旋线的椭圆管式间接蒸发冷却器一次空气温度分布云图进行比较分析。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-16
  1.1 课题来源  10
  1.2 研究背景  10-11
  1.3 管式间接蒸发冷却器的研究进展  11-13
    1.3.1 国内研究进展  11-12
    1.3.2 国外研究进展  12-13
  1.4 管式间接蒸发冷却器性能测试研究目的、意义、目前存在的问题  13-15
    1.4.1 研究目的  13-14
    1.4.2 研究意义  14
    1.4.3 目前存在的问题  14-15
  1.5 管式间接蒸发冷却器性能测试研究方法  15-16
2 管式间接蒸发冷却器实验台设计与建造  16-27
  2.1 测试系统设计与建造概况  16
  2.2 管式间接蒸发冷却器结构参数与风机参数  16-17
  2.3 实验台测试系统的设计与建造  17-25
    2.3.1 风系统管路设计与风管尺寸的确定  17-19
    2.3.2 一、二次空气风量测试系统的设计与建造  19-22
    2.3.3 喷淋水系统的组成及规格  22-24
    2.3.4 喷淋水测试系统的设计与建造  24
    2.3.5 实验台温湿度测试系统的设计与建造  24-25
  2.4 管式间接蒸发冷却器处理空气状态变化过程  25-26
  2.5 小结  26-27
3 管式间接-直接复合式蒸发冷却空调机组适用性测试与分析  27-38
  3.1 管式间接-直接复合式蒸发冷却空调机组应用形式与实验台的介绍  27-29
    3.1.1 应用形式  27-28
    3.1.2 实验台的介绍  28-29
  3.2 机组实验台的测试仪器与方案设计  29-32
    3.2.1 测试仪器  29-30
    3.2.2 方案设计  30-32
  3.3 测试结果与分析  32-36
  3.4 小结  36-38
4 管式间接蒸发冷却器实验测试与传热传质分析计算研究  38-46
  4.1 测试结果  38-39
  4.2 管式间接蒸发冷却器传热传质分析研究  39-44
    4.2.1 管式间接蒸发冷却器结构参数确定  39
    4.2.2 管式间接蒸发冷却器传热传质系数确定  39-44
  4.3 管式间接蒸发冷却器阻力 p 确定  44-45
    4.3.1 一次空气阻力p1 确定  44-45
    4.3.2 二次空气阻力p 2确定  45
  4.4 小结  45-46
5 管式间接蒸发冷却器一次空气数值模拟研究  46-68
  5.1 内插螺旋线的椭圆管式间接蒸发冷却器一次空气数值模型的建立  46-62
  5.2 管式间接蒸发冷却器一次空气数值模拟结果分析  62-64
  5.3 管式间接蒸发冷却器一次空气实验测试与数值模拟实验对比分析  64-65
  5.4 无内插螺旋线的椭圆管式间接蒸发冷却器一次空气数值模拟结果分析  65-67
  5.5 小结  67-68
6 结论与展望  68-71
  6.1 结论  68-69
  6.2 存在不足  69-70
  6.3 课题展望  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-75
攻读学位期间的研究成果  75

管式间接蒸发冷却器传热温度场模拟与试验研究

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