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热管式新风换气机的设计及性能研究

作　者: 张利红
导　师: 张杰
学　校: 河北工程大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 热管热管换热器新风换气机空调系统热回收
分类号: TU834.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

能源紧张是目前世界上普遍存在的严重问题,节约能源、保护环境是当前国民经济面临的两大难题,“节能”是缓和能源紧张不可缺少的一步。在空调系统中对空气进行预热,可以节约大量的能源。热管是一种新型高效的传热元件,近年来由于能源短缺,热管技术飞速发展,用热管组成的热管换热器在热能回收方面的应用取得了良好的效果。热管换热器是一种新的间壁式换热器,作为一种高效换热器有着诸多优点,具有较高的强化传热性能,其应用领域日趋广泛,因此,对其换热和流动性能进行试验研究,有很大的现实意义。目前,热管换热器的理论研究和较成熟的工程应用主要集中在高温热管技术,对中低温条件下热管传热机理的研究较少,应用更是处于推广阶段,有很多地方尚未完善,有待解决。本文系统阐述了国内外热管换热器的研究和发展状况、各种换热器的型式以及换热器传热过程的基本方程,在此基础上对热管换热器的设计计算进行了详细的理论分析,并提出新型节能的热管式新风换气机机组的设计方法。设计并组装了热工综合试验台,在热工综合试验台上对热管换热器的换热性能进行了研究。试验结果表明,在研究所采用的试验条件下,热管换热器的换热效率可达60%左右,换热器的风量,冷热源温度均可影响换热器的效率。根据试验数据绘制了Nu~Re,Eu~Re的关系曲线,拟合出Nu~Re,Eu~Re的试验关联式,并在此基础上利用VB编程进一步完成了低温热管换热器的模拟计算,探讨了影响热管换热器性能的一些主要因素。模拟结果表明,热管的管径,管长,管间距和翅片结构均影响热管换热器的换热效率和压力降。与其它换热器相比,本试验条件下的热管换热器具有较高的换热性能和较小的流动阻力。本课题所做的研究工作有助于热管技术应用领域的拓展,建立了一套较为完善的设计计算程序,为低温热管换热器的设计计算提供了理论基础,为今后从事低温热管换热器设计的工程人员提供了参考依据,而且对热管式新风换气机的开发也有一定意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-19
  1.1 课题的研究背景和意义  10-15
    1.1.1 能源现状及空调能耗  10-12
    1.1.2 热管换热器在空调系统节能中的应用现状  12-15
  1.2 各类热回收装置的比较  15-18
  1.3 主要研究内容  18-19
第2章热管及热管换热器  19-37
  2.1 热管  19-29
    2.1.1 热管的发展历史及现状  19-21
    2.1.2 热管的理论  21-29
      2.1.2.1 热管的结构、工作原理和分类  21-23
      2.1.2.2 热管的性能和特点  23-26
      2.1.2.3 热管的设计计算  26-29
  2.2 热管换热器  29-36
    2.2.1 热管换热器的分类、结构和特点  29-32
    2.2.2 热管换热器的设计计算  32-36
  2.3 本章小结  36-37
第3章热管式新风换气机  37-47
  3.1 新风换气机的研究背景  37-39
    3.1.1 新风换气机的原理  37-38
    3.1.2 新风换气机中的换热器  38-39
  3.2 热回收效率  39-41
    3.2.1 显热回收器的热回收效率  39-40
    3.2.2 全热回收器的热回收效率  40-41
  3.3 新风换气机的选型  41-42
  3.4 热管式新风换气机的设计  42-46
    3.4.1 样机组装  42-46
  3.5 本章小结  46-47
第4章试验研究及结果分析  47-69
  4.1 试验目的和内容  47
  4.2 试验方案  47-53
    4.2.1 试验装置及测点布置  47-51
    4.2.2 试验步骤及方法  51-53
  4.3 数据处理与分析  53-66
    4.3.1 试验结果分析  53-56
    4.3.2 传热性能及阻力特性的准则数方程  56-59
      4.3.2.1 概述  56-58
      4.3.2.2 准则数方程求解  58-59
    4.3.3 VB 编程模拟分析  59-61
    4.3.4 主要计算步骤  61-66
  4.4 试验误差分析  66-67
  4.5 本章小结  67-69
第5章热管换热器的性能评价  69-77
  5.1 热力学第一定律分析法  69-70
  5.2 熵分析法  70-72
    5.2.1 熵分析原理  70
    5.2.2 换热器熵增的计算及总熵增率  70-72
  5.3 热管换热器的评价分析  72-76
    5.3.1 热管换热器单一指标的性能分析  72-73
    5.3.2 热管换热器熵分析法的性能分析  73-76
  5.4 本章小结  76-77
第6章结论与展望  77-79
  6.1 主要结论及创新点  77
  6.2 研究中存在的不足与尚待解决的问题  77-78
  6.3 前景展望  78-79
参考文献  79-83
致谢  83-84
作者简介  84-85
攻读硕士学位期间发表的论文  85

热管式新风换气机的设计及性能研究

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