“新工科”视域下科研成果转化为优质教学资源的探索——以管式间接蒸发空气冷却器研究为例

“新工科”建设是一场人才培养模式的重大变革,是对专业发展提出的新要求。将“管式间接蒸发空气冷却器”科研成果转化为优质教学资源,应用到课堂教学、课程设计、毕业设计、课程实训、技能大赛,提高了学生自主学习、工程创新的兴趣和能力,也是对教师在教学改革中提出的新要求。

管式间接蒸发空气冷却器传热传质模型的建立及验证

回顾和分析现有间接蒸发冷却器的热工性能和数学模型,并在分析管式间接蒸发空气冷却器传热、传质过程及特点的基础上,建立针对管式间接蒸发空气冷却器热工计算模型。基于模型中管外二次空气侧空气与水膜之间的传热、传质系数是影响模型精度的重要因素,对管外二次空气侧空气与水膜之间的传热、传质系数进行深入分析,将模型用于水平单管外蒸发传热、传质系数的计算,并将计算结果与文献中的实验数据进行对比,证明所选模型的正确性,为下一步对管式间接蒸发空气冷却器整体热工性能的数值模拟奠定坚实的基础。

管式间接蒸发空气冷却器热工模型的求解方法

在管式间接蒸发空气冷却器热工模型的基础上,依据多元函数下山单纯形法求最小值的思想,使用Fortran语言编制了计算程序。用所编程序计算了一次空气流速、一次空气管内对流换热系数与冷却效率的关系,为管式间接蒸发空气冷却器进一步性能优化提供了理论依据。

典型地区管式间接蒸发空气冷却器的性能优化

利用Fortran语言自编的计算程序模拟计算,得到了管式间接蒸发空气冷却器用于典型地区的适宜的工作参数和几何参数,对不同地区管式间接蒸发冷却器通过热效率分析进行了性能优化。

干燥地区管式间接蒸发空气冷却器的数值模拟

针对管式间接蒸发空气冷却器的整体热工性能模拟的数学模型,使用自编的Fortran语言计算程序,选取典型干燥地区进行了数值模拟,计算得出其最佳一、二次空气质量流量比,换热管间距和管径。计算结果表明,包头、赤峰、榆林、宝鸡、酒泉、乌鲁木齐、吐鲁番、克拉玛依地区最佳空气质量流量比为:0.38、0.54、0.4、0.3、0.58、0.5;最佳纵向管间距为:吐鲁番地区0.03m,其余地区0.035m;最佳横向管间距均为0.030m;最佳换热管管径均为0.02m。

一种立管式间接蒸发冷却器的数值模拟与分析

立管式间接蒸发冷却器的传热强化更加方便,占地节省,但管内壁经常出现水膜分布不均等问题导致效率下降。采用三维全尺寸数值模拟研究方法,对带内沟槽的立管式间接蒸发冷却器的性能及其结构、运行等参数的作用机理进行了模拟分析,得到了较为合理的结构配置及其相对应的运行工况,发现当环境参数为29℃,湿度为45%,管径为25mm,相对管间距为2m,管长1m,一次风速2.5m/s,二次风速为13m/s,在此条件下换热效果明显。

立管式间接蒸发冷却空调器布水方法实验研究

布水方法及装置关乎湿通道壁面水膜的质量,进而影响间接蒸发冷却空调器的冷却性能,鉴于立管式结构的应用潜力和均匀连续水膜难于获得的难题,本文搭建立管式蒸发冷却空调器布水方式与水膜质量实验台,采用螺旋形喷头顶部喷淋法、螺旋形喷头管内喷淋法、锥形喷头顶部喷淋法、锥形喷头管内喷淋法、溢流法和管内打孔喷淋法进行实验测试,结果表明螺旋形喷头管内喷淋布水方式的立管壁面湿润度最高,可达87%。随着立管长度增加,管内打孔喷淋法的优势将越来越显著,而对立管长度较短的紧凑型立管式间接蒸发冷却器溢流法将有更出色的表现。

立管式间接蒸发冷却器的结构与性能试验研究

为探索立管式间接蒸发冷却器可行性、结构与性能,设计了4组不同结构尺寸的冷却器并测试其降温性能,并对试验数据进行对比分析。结果表明,各试验冷却器温降均在6℃以上、湿球效率均在56%以上;增加换热面积可优化降温性能,冷却器单位面积处理风量宜控制在100~200 m^(3)/h之间;增大迎风面积、采用叉排布置增大流程可延长冷却时间,提高温降;增大管径可减小二次空气侧阻力,换热管宜采用30~50 mm管径圆管;采用管内直接布水与溢水相结合,并采用“上粗下细”的异径圆管,可保证换热管内壁形成稳定的贴附水膜,降温效果稳定。所得结果对立管式间接蒸发冷却器推广应用具有参考价值。

管式间接蒸发冷却器传递过程的解析解及验证

根据换热器计算理论，结合管式间接蒸发冷却器中热湿交换过程的特点，将其抽象为管束内一次空气不混合，管束外二次空气和水膜横向混合的叉流换热器.计及二次空气和水膜的热湿交换，建立了描述换热器中热湿交换过程的理论模型，利用实验测出的边界条件对基本方程组进行求解,得到了一次空气、水膜温度及二次空气焓在空间分布的解析表达式.用试验结果对理论计算值进行了验证，说明建立的理论模型具有较好的可靠性．

包覆吸水性材料椭圆管式间接蒸发冷却器的理论与实验研究

从吸水性材料、换热器结构及布水方式入手,设计了采用功能性纤维套、铝箔椭圆管和间歇性供水方式等强化换热措施的间接蒸发冷却器结构。功能性纤维套采用异形涤纶和Lanseal纤维混纺而成,大大加强了水膜导热和水膜表面的蒸发能力;间歇性供水方式保证了管外纤维套凹坑及纤维凹槽不会被水膜堵塞,提供了足够的换热面积;使用铝箔椭圆管并对排列的几何参数进行优化设计,使间接蒸发冷却器的换热性能达到最优化。实验结果表明这种新型管式间接蒸发冷却器和板式间接蒸发冷却器有相近的换热效率E,但阻力明显小于板式。

对于管式间接蒸发冷却器改进流程的分析与验证

将间接蒸发冷却器的一、二次空气侧流程串联,以间接蒸发冷却器的二次空气侧取代直接蒸发冷却段,根据这种思路将其应用到管式间接蒸发冷却器中,结合焓湿图对其进行简要的理论分析;在所制作的试验样机下,结合具体试验数据及焓湿图,对其改进流程后的运行过程进行简要的分析说明,来验证其可行性。得出与两级间接-直接蒸发冷却空调机组相比,降温效果差距更大,因此对这样的机组进行产品开发实际可行性意义不大,现今所应用的管式间接-直接蒸发冷却空调机组较为合理。

管式间接蒸发冷却器工作原理与试验研究

为了解决目前管式间接蒸发冷却器换热效率较低的问题,针对管式间接蒸发冷却器工作运行中存在的问题,就如何提高其换热性能进行了理论分析和试验研究.提出了间歇性供水、优化与改进布水器结构形式、管外包覆吸水性材料以及管内插入强化传热元件等创新性举措.结果表明经过改进后的换热器换热效率提高了约20%～30%.

管式间接蒸发冷却器热工性能模拟结果

以管式间接蒸发空气冷却器热工模型为基础上,使用Fortran语言编制程序计算了一、二次空气入口参数、换热器几何参数对管式间接蒸发空气冷却器冷却效率的影响,同时通过模拟计算,用所编程序计算了一次空气流速、一次空气管内对流换热系数与冷却效率的关系,并对管式间接蒸发冷却器进行了性能优化。

多孔陶瓷立管式间接蒸发冷却器的设计与性能分析

设计了一台换热管采用多孔陶瓷材料且换热管立式布置的间接蒸发冷却器,并且以该间接蒸发冷却器为基础搭建了实验台,并在实验台上对该间接蒸发冷却器进行了性能测试,研究其温降和效率等性能。试验结果表明,该冷却器降温效果明显,蒸发冷却效率较高。本文为管式间接蒸发冷却器的结构改造提供了新思路、新方案,进一步推广了蒸发冷却技术的应用。

管式间接蒸发冷却器管外亲水膜的实验研究

针对管式间接蒸发冷却系统中对换热管性能的要求,研发并制备了铝箔表面亲水膜,测定了该亲水膜的亲水性、持续亲水性,并据此探讨涂膜的亲水机理.实验结果表明,该亲水膜的亲水效果较好,水在表面的接触角小于10°;同时该膜有较好的耐水性能,在经过10个干湿循环后,水在表面的接触角仍然小于20;°加入表面活性剂后,涂膜的亲水性有明显改善;采用涂层法将该溶液整理在铝箔试样表面可以形成均匀且坚固的亲水膜,初期亲水性和持续亲水性都较好.

立管式间接蒸发冷却器的节能效果

探讨立管式间接蒸发冷却器在空调系统中的节能效果。介绍了立管式间接蒸发冷却器结构特点以及应用优势。通过对某纺织厂细纱车间空调中的应用工程实例测试,预冷温降为6.1℃~6.3℃,冷却效率为63%~65%,折算每处理1×10^(5) m^(3)/h预冷风量,每年可净节省机械制冷电耗66514 kW·h。分析了该应用工程中存在的不足,建议冷却器换热管应采用较大管径圆管,做好空气与水的过滤,在实际运行中应根据新风与排风湿球温度的对比来合理选择二次空气。认为:立管式间接蒸发冷却器具有较好的节能效果。

一种新型管式间接蒸发冷却器的性能

对包覆吸水性材料的管式间接蒸发冷却器进行了测试,分析了其传热传质性能,吸水性材料的保水量及对传热传质性能的影响,以及吸水性材料的补水时机。

多孔陶瓷管式露点间接蒸发冷却器的设计计算(英文)

为了提高管式间接蒸发冷却器壁面的亲水性,提出了一种采用多孔陶瓷材料的新方法.该方法将多孔陶瓷材料与蒸发冷却技术有机结合,从一次空气风量和二次空气风量、一次空气状态参数和二次空气状态参数、冷却器结构、固体多孔陶瓷管的传热以及冷却器阻力等方面对多孔陶瓷管式露点间接蒸发冷却器进行了设计计算.计算结果表明该设计合理可行.最后,依据设计制作出多孔陶瓷管式露点间接蒸发冷却器.

立管式间接蒸发冷却器实验初探

利用现有的卧式管式间接蒸发冷却器搭建了模拟立管式间接蒸发冷却器实验台,并进行相关测试,在标准实验工况下,该模拟立管式间接蒸发冷却器最大温降9.2℃,最高换热效率62.4%,最佳一次空气流量为2000-2500m3/h,最佳二次/一次风量比为0.7,最佳淋水密度1197kg/（m·h）。与卧式管式间接蒸发冷却器性能进行对比,该模拟立管式间接蒸发冷却器换热效率略低,二次空气侧阻力较大。总结出实际的立管式间接蒸发冷却器应设计为大管径、圆形换热管,布水方式采用管内直接布水。

多孔陶瓷管式露点间接蒸发冷却器的设计计算

为了解决管式间接蒸发冷却器壁面的亲水性问题,提出采用多孔陶瓷材料.将多孔陶瓷与蒸发冷却技术有机结合,从风量、空气状态参数、结构、传热以及阻力等方面对多孔陶瓷管式露点间接蒸发冷却器进行了设计计算,并依据设计制作出多孔陶瓷管式露点间接蒸发冷却器.