蒸发式冷凝器的性能

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1、蒸发式冷凝器的性能蒸发式冷凝器的性能【Keyword】Experimental investigation is conducted to study the performance of evaporative condensers/coolers. The analysis includes development of correlations for the external heat transfer coefficient and the system efficiency. The evaporative condenser includes two fined tube hea

2、t exchangers. The system is designed to allow for operation of a single condenser , two condensers in parallel, and two condensers in series.The analysis is performed as a function of the water- to-air mass flow rate ratio (L/G) and the steam temperature. Also, comparison is made between the perform

3、ance of the evaporative condenser and same device as an air-cooled condensers . Analysis of the collected data shows that the system efficiency increases at lower L/G ratios and higher steam temperatures. The system efficiency for various configurations for the evaporative condenser varies between 9

4、7% and 99%. Lower efficiency are obtained for the air-cooled condenser , with values between 88% and 92%. The highest efficiency is found for the two condensers in series, followed by two condensers in parallel and then the single condensers . The parallel condenser configuration can handle a larger

5、 amount of inlet steam and can provide the required system efficiency and degree of subcoolings. The correlation for the system efficiency gives a simple tool for preliminary system design. The correlation developed for the external heat transfer coefficient is found to be consistent with the availa

6、ble literature data. 【摘要摘要】为了研究蒸发式冷凝器/冷却器的 性能，进行了实验调查。分析包括外部传 热系数和系统效率的相关性的发展。蒸发 式冷凝器包括两个翅片管换热器。该系统 分为单个冷凝器，平行的两个冷凝器，和 两个冷凝器系列机型。这是一个功能的水- 空气质量流量率比率和蒸汽温度执行分析。 此外，蒸发式冷凝器和作为风冷冷凝器同 一设备的性能作比较。根据所收集的数据 分析发现系统效率在低比率和高温时会提 高。不同结构的冷凝器系统效率在 97%99%之间。风冷冷水器的效率比较低， 只有 88%92%。最高的效率的是两个系 列冷凝器，然后是两个平行冷凝器，最后 是单个冷凝器

7、。平行结构的冷凝器可以处 理较大的进气蒸汽量并且能提供所需的系 统效率和一定的过冷度。系统效率的相关 性给初步的系统设计提供一个简单工具。 发现的外部传热系数为开发的相关性必须 符合现有的文献数据。冷凝器应用广泛，石油炼油厂，石化厂， 电力站，化工行业和空调装置等。在常规 冷凝器冷却液是常用淡水，成本高昂或不 容易获得。然而，在全球规模上有限的淡 水资源养护的要求必须使用的丰富的冷却 介质，包括海水或周围的空气。利用海水 作为冷却介质仅限于低冷凝温度以避免规 模被 60 摄氏度以上的海水污染。并且，饲 料的海水必须去除颗粒物和化学处理，控 制规模变型扬天、 除垢和腐蚀。被排出的 海水有的环境，

8、在一个地方的放电区造成 热污染造成不利的影响。在常规空调机组， 哪里作为散热器使用环境空气凝结的制冷 剂蒸气中找到的气冷式冷凝器的应用程序。 工业规模中，空气冷凝器也用于电厂发电， 那里新鲜的水可能无法访问和昂贵。蒸发 式冷却的使用提高了冷凝器的性能。蒸发 效果冷却到温度比空气温度低凝析油。这 会增加空气流的热容量从而让使用低质流 率低风扇降低能量消耗成为可能。此外， 蒸发系统的传热功率比风冷冷凝器高，这增强了热传输速率，增加的总传热系数的 值。其结果是，规模较小的换热面积用于 在冷凝器中删除相同的热负荷。蒸发式冷 凝器的使用消除了换热管的壳盖，这是一 个贵在常规冷凝器单位要素，结合一个冷 却

9、塔和外部换热器。蒸发式冷却塔内单位 的安置，减少了管路连接和常规单位使用 的阀门的空间要求。 文献论述文献论述 建模和分析蒸发式冷凝器的文学研究的 数量受到限制。一方面，水气蒸发系统文 学研究主要关注冷却塔和间接蒸发冷却系 统的性能与分析.。后者与蒸发式冷凝器有 许多相似之处，尤其是考虑换热器管外的 空气水系统的热质量转移。因此，间接蒸 发冷却器，以及蒸发式冷凝器的文学研究 的分析在以下的讨论中。 间接蒸发冷却器科学研究主要关注是发 展能源节约型空调系统。这由各种组合的 冷却塔、 间接和直接蒸发式冷却器和常规 机械蒸汽压缩单位组成。韦伯提出一个统 一的理论建模的冷却塔、 蒸发式冷凝器和 蒸发式

10、冷却器。各项的相关性被用来确定 从水流到空气流的水流热传递系数和质量 传递系数。在建模的凝汽器及冷却器单位， 其他相关性用来确定换热器管内的导热系 数。随后，为了分析冷却塔，流体冷却器 和蒸发冷凝器韦伯和比克雷斯建立了三种 算法和计算机模型。该算法被发现可以准 确预测的三个系统，误差在 3%之内。间接 冷却塔模型由 Maclaine- Cros，Banks，Kettleborough 和 Hsieh，Chen 等建立。这些模型被发现给 室外空气应用合理的协议。然而，模型过 冷却的效果预测系统在某些操作期间，包 括混合或排气应用程序。这动机彼得森发 展分析的间接蒸发冷却器数学模型。 根据实验数据

11、，预测的数学模型进行验 证。这个对比发现模型在精确预测一些运 行操作上的节能性能的限制。这种情况下， 彼得森提出从实验数据，以获取必要的设 计或性能数据生成的相关性的使用。 Kettleborough 提交的间接蒸发冷却器的有 效性评价数值模型。数值模型计算板、 二次空气和初级空气的温度。此外，模型计 算电源插座二次空气流的湿度。由于模型 方程耦合和非线性，迭代和数值的解决办 法是找到必要确定系统效能。间接蒸发冷 却器，当与常规空调系统，结合的实验评 价在彼得森和 hunn 的一个小的办公大楼在 达拉斯，得克萨斯州得出。数据分析表明， 他的系统效率比传统空调单位高 70%。这 允许相同性能的空

12、气调节系统减少了 12% 消耗。蒸发式空气预冷系统的进一步评价 表明水泵的最大的能源使用组件，而不是 空气风扇。Erens 和 Dreyer 测试了三个数 学模型模拟的蒸发式冷却器的性能。数学 发展的模式基于任一除以冷却器成微分元 素或通过考虑冷却器作为一个元素。第一 和第二个模型是微分，第三个模型假定单 位刘易斯数目、 水温恒定和可以忽略不计 的水膜热阻。结果显示简化的模型评价的 小单位，提供准确的结果，并且获取初步 设计和评级数据很有用。另一方面，详细 的模型，适合更准确的业绩预测。Eren 分 析了在间接蒸发冷却管安排的影响。结果 表明光管的性能通过使用可以与管集成或 放置管子下面的塑料

13、填充增强。改进的性 能造成的填充材料，在水中停留时间的增 加，这将生成较高的传热与传质之间的空 气和水的流率。增强性能的冷却水塔类似 影响由 El Dessouky 报告关于包装材料的 表面粗糙的使用。Goswami 等研究了增强 性能的小型到中型空调机组由空气用来凝 聚的制冷剂液体的蒸发冷却。研究遵循类 似的办法，通过在空调的大型设施和建筑 物的单位。蒸发冷却空气的发现是增加驱 动力为冷凝过程的温度。反过来，起到节 约能源 20%为蒸发式冷却空气对系统没有 蒸发式冷却器的操作报告。冷却水塔的模 拟包括分析模型，也就是，默克尔数值模 型模型，即 Nahavandi 和 Sutherland 的

14、 模型。这两个模型的比较研究显示 5%到 12%的小差异在他们的预测。El-Dessouky 等开发了一个修改的模型分析和评级的冷 却水塔。该模型提出了转让单位数目和冷 却塔的有效性的新定义。转让单位数目以 空气和水的热容量，表示和效力表示为塔冷却范围和平衡的方法的函数。该模型还 认为对温度的空气/水蒸气焓非线性依赖性。 蒸发式冷凝器被 Goodman Earlymodels 和汤姆森假定为水的流温度恒定。这种假 设发现生成的系统差预测结果和被淘汰了 在研究由帕克和特赖巴尔。在他们的模型， 他们假定团结、 空气焓对温度、 及水流 速可忽略不计变化的线性相关性的刘易斯 数目。由帕克和特赖巴尔模型

15、不需要数值 解决方案，可以使用一个简单的分析性程 序解决。然而，后来由彼得森等人引在模 型中不一致的问题，他修改了帕克和特赖 巴尔模型并验证他们对实验数据的结果。 他们的分析表明，由 Parker 和 Treybal 提 出的水管接口的水侧传热系数的值很低， 因为模型预料的冷凝器负荷的 30%。 从上述调查可以结束数目有限的研究， 发现对蒸发式冷凝器的性能。调查表明， 需要执行以下。 实验测量的蒸发式冷凝器中的温度配 置文件是必要的系统性能和精确的模型， 为系统开发中更好地理解。不同的操作条 件的蒸发式冷凝器效率的评价。空气/水侧 的传热系数关联式的发展。蒸发式冷凝器 和针对原煤数据验证的精确

16、数学模型的发 展。这将执行在后来的研究中。 因此，这个研究的主要目标是通过实 验确定水和气体一定流量比的蒸发冷凝器 的运行性能和热负荷。这涉及到测量轴向 温度分布和系统效率和传热系数计算。研 究还将与空气冷凝器蒸发式冷凝器的性能 进行比较。结果和分析让我们更了解在性 能的燃油-化建模冷凝器，这是必要和开发 和设计更多的效率系统的。 实验仪器和程序实验仪器和程序图 1 显示了一个蒸发式冷凝器系统的 示意图。如所示，系统由一个金属框架， 包括水盆、 水循环泵、 风机、 包装材料、两个蒸发式冷凝器单位，水喷嘴，站在一 边的有机玻璃、 连接管和阀门。测量设备 包括水流量计和温度热电偶。该器具的两 侧密封与有机玻璃板料，其中有必要防止 空气泄漏到系统，系统尺寸分别为 0.83x0.6x2 米的宽度、 长度和高度。水盆 地有 0.83x0.6x 0.32 米的宽度、 长度和高 度尺寸。此卷是需要在系统中维护几乎恒 定的水的温度。水循环从水盆到喷嘴通过 水循环泵和流量仪表，循环泵已最大功率 0.278kw