4种用于温室除湿的亲水翅片管蒸发器热湿传递性能分析

温室冬季高效除湿需求已经成为制约中国温室产业高质量发展的技术难题之一。为了提高温室用冷冻除湿系统中亲水翅片管蒸发器的热湿传递性能,该研究建立了低温高湿工况下平翅片、带涡产生器平翅片、波纹翅片、开缝翅片4种亲水翅片管蒸发器空气侧的数值传热模型,采用蒸发器的换热量Q、努塞尔特数Nu、摩擦因子f、单位翅片面积析湿量和强化传热因子JF等评价参数,对比分析了低温高湿工况下4种亲水翅片管蒸发器空气侧热湿传递性能。结果表明,与平翅片相比,带涡产生器平翅片、波纹翅片、开缝翅片空气侧的Nu、Q和f均高于平翅片,且开缝翅片的Q和f在相同条件下均最大;4种翅片的f随入口风速的增大而大幅度减小,而相对湿度对f的影响较小;单位翅片面积析湿量均随入口风速和相对湿度的增大而增大,波纹翅片的除湿能力最优;在入口风速1~4 m/s和相对湿度80%~95%条件下,波纹翅片管蒸发器的JF因子平均值最大,其热性能最优;在冬季寒冷地区低温高湿的温室中,推荐选用波纹亲水翅片管蒸发器对温室内空气进行除湿。该研究可为温室低温高湿环境下除湿系统用亲水翅片管蒸发器的设计与应用提供参考。

三维变形管MVR蒸发器用于纤维素生产末端废水零排放项目

蒸发器的换热性能对机械蒸汽再压缩(MVR)系统投资及运行均有着重要影响。MVR蒸发器的管内传热与压降性能在基于三维变形管和直圆管的情况下存在明显差异。建立了考虑盐水浓度修正的三维变形管MVR蒸发器性能准则关联式,设计一套用于纤维素生产末端废水零排放项目的新型蒸发器。应用实践表明,相对于传统直圆管的MVR蒸发器,基于三维变形管的新型MVR蒸发器节材节能效果显著,其在节省29%换热面积的情形下仍能完全满足工程实际需要。在现场调研期间MVR系统处理每吨废水的压缩机耗电量在18.81~23.78 kW∙h之间,体现出新型蒸发器高能效的技术特性,极具应用推广价值。

仿生太阳能驱动界面蒸发器的进展与挑战

太阳能驱动界面蒸发(SDIE)作为一种高效、可持续的水资源获取方法,近年来受到了广泛的关注。基于仿生原理设计的太阳能驱动界面蒸发器在提高能源转换效率、降低盐结晶和抗污染等方面展现了巨大的潜力,在解决淡水资源紧缺和能源短缺等问题上发挥重要作用。该文梳理了近年来的仿生学在SDIE领域的应用,对比了仿生太阳能驱动界面蒸发器的结构、性能和仿生机理,探讨了不同类型仿生太阳能驱动界面蒸发器的优缺点,分析了仿生太阳能驱动界面蒸发器所面临的共性问题,并提出了未来的研究挑战。

具有防融霜装置的蒸发器结霜特性及性能仿真研究

以具有防融霜装置的蒸发器为研究对象,建立基于理想最小防融霜补热量和结霜量无量纲关联式的空气源热泵动态模型,并依据实验数据验证其精确性,通过数值模拟分析不同环境参数对具有防融霜装置的蒸发器性能的影响。结果表明:后置式与跨越式系统蒸发器换热系数要高于前置式与传统电辅热系统,霜层厚度更小,分布更均匀;当相对湿度一定时,蒸发器换热系数随温度升高而增大;当空气温度不变时,换热系数随相对湿度的下降而减小,霜层更均匀;温度对蒸发器换热系数的影响比相对湿度更大。

强制对流下翅片管蒸发器表面结霜实验

翅片管蒸发器表面结霜是阻碍制冷系统高效运行的主要不利因素之一。利用恒温恒湿箱搭建强制对流下蒸发器翅片管表面结霜可视化实验平台,在环境温度0~8℃、相对湿度55%~75%及迎面风速0.8~2.4 m/s时,实时记录霜层动态生长过程,研究了环境温度、相对湿度和迎面风速对霜层生长特性及蒸发器换热性能的影响规律。结果表明:环境温度和迎面风速是影响蒸发器结霜的主要因素,结霜50 min,环境温度为0℃的霜层厚度比环境温度为8℃的提高了12.78%,迎面风速为2.4 m/s的霜层厚度比迎面风速为0.8 m/s的提高了14.66%,结霜量与换热量提高趋势相同。在结霜初期,相对湿度越大,换热量越大;结霜后期,相对湿度越小,换热量越大,并得到了换热量关于环境参数与时间的相关关系。

CCPP机组余热锅炉高压蒸发器泄漏分析与处理

燃气-蒸汽联合循环机组(CCPP)作为高效能源转换系统,在钢铁等工业领域得到广泛应用。余热锅炉作为CCPP机组的核心部件,其稳定运行直接关系到整个机组的效率和安全性。文章针对某钢厂燃气轮机组配套余热锅炉高压蒸发器上部迎烟气面频繁泄漏问题进行了深入研究,分析泄漏原因为其下联箱内沉积物导致蒸发器管内水流量减小,进而产生汽水混合物的冲击腐蚀,同时炉膛局部区域的“烟气走廊”现象加剧了这一腐蚀过程。针对这一问题,采取更换泄漏管段、改造下联箱定排管系统以提高排污效率、修复和完善烟气挡板以减少“烟气走廊”形成、优化定期排污操作以及制定定期的检查和维护计划等措施,有效地解决了高压蒸发器的泄漏问题,提高了设备的稳定性和安全性。

MVR蒸发器及蒸汽压缩机应用比较

MVR蒸发器所选用的蒸汽压缩机有离心蒸汽压缩机、罗茨蒸汽压缩机及单级螺杆蒸汽压缩机,前两种是近十几年来普遍采用的压缩机,最后一种是近几年才开始在MVR蒸发器中应用,其最大的特点是在蒸发器工作过程中温升较高,MVR蒸发器是将二次蒸汽通过蒸汽压缩机全部压缩作为加热热源,去蒸发器壳程加热蒸发料液,MVR蒸发器要连续进料连续出料,必须将物料加热至沸点或沸点以上的温度。实际应用中,由于物料进入蒸发器前预热温度较低,有的没有达到沸点或沸点以上的温度,导致不能及时启动压缩机,甚至由于二次蒸汽量不足,压缩机工作过程中出现喘振的事例比较多见;有些蒸发器比较小,使用单位又没有蒸汽热源,大多都是制造厂家提供蒸汽发生器,有的蒸汽发生器产气量过小,致使预热温度迟迟达不到要求温度,也就不能按时启动蒸汽压缩机,这样的事例也比较多见。料液进入蒸发器前的预热效果直接关系到MVR蒸发器能否正常工作,即便预热效果良好,在生产过程中由于沸点升高、热损耗及压缩机本身的需要,也必须补充一定量的额外蒸汽,否则蒸发很难正常进行。要达到理想的蒸发状态,在诸多影响因素中,蒸汽压缩机喷淋水有多少气化参与了加热,也很重要。本文就MVR蒸发器及三种压缩的应用进行阐述,为同类应用提供参考。

板管型降膜式蒸发器换热特性数值模拟

降膜式蒸发器兼有满液式蒸发器换热效果好及干式蒸发器制冷剂充灌量小的特点。对板管型降膜式蒸发器进行了数值模拟,得出了其在使用R410A为制冷工质时,条缝宽度、喷淋密度及板面温度对蒸发器换热性能的影响。结果表明,当工质入口条缝宽度为1.5mm时,板面的液膜覆盖率及换热系数最大,条缝宽度小于或大于1.5mm时,板面的液膜覆盖率及换热系数均有所降低;板面的液膜覆盖率及其换热系数随着液膜雷诺数的增加而增加,但当液膜雷诺数达到10000以上时,增加幅度明显减小并趋于零;板片温度升高可以增强蒸发器的换热性能,但雷诺数较小时的影响很小,只有雷诺数足够大时板片温度的影响才得到明显的体现。

带气液调配蒸发器空气源热泵热水器的实验研究

气液调配蒸发器通过调整干度和质量流速实现传热性能提升。分别将两个管程布置为4-2-4-6-4(蒸发器1)和5-4-3-4-4(蒸发器2)的气液调配蒸发器用于热泵热水器中(分别为系统A和系统B)进行实验,并进行了对比研究。结果表明:相比于蒸发器1,蒸发器2制冷剂分布更均匀,且蒸发器侧压降减小了10.91%。在名义工况下,相比于系统A,系统B制热量减少1.69%,功率也减少1.45%,两个系统COP基本相同。系统B的排气压力比系统A小26.35~84.78 kPa,更有利于压缩机的安全运行;在不同的环境温度下,系统B的压缩机功耗均小于系统A,当环境温度为30℃时,系统B的性能比系统A提高了2.1%。

多层结构聚丙烯酰胺水凝胶太阳能蒸发器的制备及性能

优化设计太阳能蒸发器的结构并提高光热转换效率是改善其蒸发性能的有效途径。本工作基于原位自由基聚合反应,设计了一种多层结构的聚丙烯酰胺(PAM)复合水凝胶太阳能蒸发器并研究了其性能。该水凝胶由底部PAM/纳米纤维素(PAM/CNF)水运输层、中部PAM/碳纳米管/氮化钛(PAM/CNTs/TiN)光热转换层以及顶部“孤岛”状PAM/空心MXene微球(PAM/HSMX)构成的粗糙表面层组成。这种设计构建的PAM/CNF-PAM/CNTs/TiN-PAM/HSMX多层结构水凝胶太阳能蒸发器(ML-SVG)不仅能够提高光热转换效率,减少热量的损耗,而且促进了水分的运输,从而赋予ML-SVG优良的蒸发性能。ML-SVG在2kW·m^(-2)太阳光照射下的蒸发速率达到2.2kg·m^(-2)·h^(-1),同时具有优良的循环使用性能,高效的污水净化和盐水淡化性能。

规整填料结构对HD低温蒸发系统中蒸发器性能的影响

为了研究HD低温蒸发系统中波纹板规整填料蒸发器的性能,采用计算流体力学软件FLUENT,对填料通道内废水与空气两相之间逆流接触的流体运动、传质传热过程进行了研究。结果表明:随着波宽的增大,气相出口空气中水蒸气含量先增大后减小,而且气相出口空气温度随着波宽的增大也出现先增加后减小的变化趋势,二者都在波宽为6 mm(宽高比为1.2)时最大;随着波纹倾斜方向与液滴喷淋的夹角增大,气相出口空气中水蒸气含量先增大后减小,气相出口空气温度也出现先增大后减小的变化趋势,其中,在夹角为45°时的填料内部气相出口空气水蒸气含量和空气温度最大,此时填料内部空气与液滴之间传质传热效率最高。由此可得规整填料蒸发器的波纹波宽和波纹夹角对蒸发传质传热的影响都存在1个最佳值,为规整填料的结构参数优化提供了理论依据。

可降低水潜热的太阳能蒸发器的研究进展

淡水资源短缺是全球面临的重大问题,利用太阳能界面蒸发技术进行海水淡化是近年来发展的一种绿色解决方案。蒸发速率是太阳能界面蒸发技术重要的衡量指标,由于自然界太阳光的强度是一定的,蒸发速率主要受限于水的蒸发潜热。太阳能蒸发器是太阳能界面蒸发系统的核心元件,利用太阳能蒸发器材料的化学基团和物理结构降低水的蒸发潜热成为提升太阳能界面蒸发速率的重要途径。首先对太阳能界面蒸发技术和太阳能蒸发器进行简要介绍,然后对可降低水潜热的太阳能蒸发器的研究应用进行详细总结,重点对太阳能蒸发器降低水的蒸发潜热的机制进行分析归纳,最后对可降低水潜热的太阳能蒸发器的发展进行展望,以期为可降低水潜热的太阳能蒸发器的后续研发提供参考,进一步提升太阳能界面蒸发技术在海水淡化领域的竞争力。

套管式CO_(2)蒸发器的性能模拟与优化计算

为优化设计套管式CO_(2)蒸发器,达到提高换热器效率的目的,采用稳态分布参数法对其建立仿真模型,并对模型精度进行实验验证。分析蒸发器内外部条件、结构参数对换热性能的影响,并分析干涸现象与管长的关系。结果表明:蒸发温度和质量通量对换热性能影响较大,蒸发温度由4℃降至-4℃,制冷量下降4 500 W/(m^(2)·K);质量通量每升高100 kg/(m^(2)·s),换热系数平均升高约1 000 W/(m^(2)·K);在设计工况下,干涸前CO_(2)流体所行进管路长度先下降再升高,且在蒸发温度为0℃达到最低点。在结构参数方面,外管管径为23 mm时,蒸发器换热效果较好。当冷冻水温度从11℃降至10℃时,压降下降3.5 kPa,明显低于其他温度情况下的压降情况。

光热材料-木材太阳能驱动界面蒸发器研究进展

【目的】通过研究太阳能驱动界面蒸发技术,更好地实现该技术在解决淡水资源短缺方面的应用。【进展】总结太阳能界面蒸发技术的工作原理、光热材料、蒸发器基体等;概括光热材料-木材蒸发器的结构设计;着重综述使用碳基材料、金属纳米材料、半导体、有机聚合物等光热材料结合木材的蒸发器的系列研究结果。【前景】认为太阳能界面蒸发器可以充分利用光能,是一种替代传统海水淡化获取清洁淡水的很有前途的方法;碳基材料、金属纳米材料、半导体和有机聚合物是常用的高效光热转换光热材料;利用木材本身的优异性能进行结构与功能设计,可以改善水传输效率低及耐久性差等不足;基于光热材料-木材的太阳能界面蒸发技术,为制备洁净水和解决淡水资源匮乏问题提供了新思路。建议不断研发新型光热转换材料,以获得高光热转换效率的多功能性木材基太阳能蒸发器,并降低材料的制备成本以及制备难度;进一步研究并明确传热和传质机制,控制木材的多孔网络以匹配水的相变和蒸汽扩散的速率;尝试将小木块组装成大木板蒸发器,以提高蒸发器的可扩展性。

蒸发器流致振动试验件整体结构强度和刚度校核

蒸发器流致振动试验件整体结构强度和刚度是导致反应堆蒸汽发生器失效的主要原因之一,其强度和刚度失效可能引发严重的安全事故。为了尽量降低蒸发器流致振动试验件整体结构强度和刚度失效风险,本文优化了蒸发器流致振动试验件整体结构,采用H型钢筋板作为加强筋,在设备重量相同的情况下,可获得更高的强度和刚度。采用ANSYS对优化后的蒸发器流致振动试验件进行应力分析,研究其各部分的应力值大小。分别计算了工作工况和水压试验工况下,导流罩、上部天圆地方、管板、支撑板、加强筋等易产生应力集中部位的应力水平,确定蒸发器流致振动试验件整体结构应力分析合格。本文提供了一种蒸发器流致振动试验件整体结构强度和刚度研究方法,以供其它相关从业人员参考。

低温环境下低温热水主动抑霜增效的蒸发器流动与传热数值模拟

针对空气源热泵在低温工况下运行时存在的缺陷,综合考虑多种影响因素,设计了一种在蒸发器迎风侧部分,增设热回水管道的主动抑霜增效的空气源热泵;以系统中蒸发器部件为研究对象,通过数值模拟软件Fluent,对比分析了管间距、翅片间距、管型及管排数对普通管式翅片蒸发器与提出的新型蒸发器空气侧性能变化影响。结果表明:模拟流域内,新型蒸发器的流域内整体温度上升,流阻无变化,出口温度较普通型蒸发器至少高2℃;综合考虑管间距、翅片间距、管型及管排数的影响后,可选择较小管间距、1.5mm的翅片间距、前椭后圆管型组合多排数管道。

FFZ-01Z型自动蒸发器比测分析与提高精度的可行方法

将兴化水位站FFZ-01Z自动蒸发器自动监测数据与E601水面蒸发器人工观测数据(245组)进行比测分析,论证自动蒸发器的可靠性。为提高自动蒸发监测数据的精度,基于数理统计,对汛期的数据采用一元线性回归分析,非汛期的数据采用偏态分布拟合,通过同频率求得对应的理论值。结果表明:处理后的数据平均绝对误差为0,期望值符合人工观测序列,有良好相关性且可减小离散程度,能够满足自动监测需求,该方法为解决精度问题提供一种可行思路。

单管多翅片排管蒸发器结构优化的数值模拟研究

为解决单管双翅片排管蒸发器翅片效率低、降温速率慢和原材料消耗量大的问题,通过模拟分析翅片间夹角对传热性能的影响,得到单管双翅片和四翅片的降温时间、温度场、速度场、传热系数和制冷量指标。结果表明,四翅片排管蒸发器下部翅片夹角越大,传热效果越好。单管四翅片排管蒸发器1的传热系数最大,相对于单管双翅片排管蒸发器提高了13.4%;单管四翅片排管蒸发器1的单位管材制冷量最高,相对与单管双翅片排管蒸发器提高了38.6%。研究为单管多翅片蒸发器结构优化提供了支撑。

浸出车间第一蒸发器有效利用的验证方法及相关注意问题

浸出车间第一蒸发器的有效利用对整体的蒸发效果和热能的节约有着重要的意义。旨在为工厂的生产稳定和工艺的不断改进提供理论参考,介绍了混合油的基本特性,引用了两种方法验证第一蒸发器是否得到有效利用,并对蒸馏工艺中需要注意的问题进行了总结。第一蒸发器是否得到有效利用的验证方法一是通过负压合理性进行验证,二是通过实际换热面积是否得到有效利用进行验证。工厂可以通过两种验证方法对第一蒸发器是否得到有效利用进行初步的判断,并对相关工艺条件作出相关调整。第一蒸发器的有效利用涉及多个工艺步骤,蒸发器进口混合油浓度、二次蒸汽中含粕量、混合油的杂质含量、冷凝系统的稳定性等因素在实际生产中均需被关注,以保证第一蒸发器的有效利用。

基于分布参数模型的降膜式蒸发器性能智能仿真研究

为对大型水平管降膜式蒸发器进行高精度的设计计算和优化分析,建立了降膜式蒸发器的智能换热仿真模型,并分析研究了蒸发器的性能。首先,采用分布参数法建立了单出口水平管降膜式蒸发器的换热仿真模型;其次,通过贝叶斯优化算法利用蒸发器实验数据对模型进行参数辨识,使得换热仿真模型的预测精度和适应性有所提高;最后,探究了传热系数和热流密度沿管长方向的变化情况,以及满液区换热面积所占比例对蒸发器换热量的影响规律。仿真结果表明:结合分布参数法和贝叶斯优化算法的智能换热仿真模型对大型水平管降膜式蒸发器19个工况换热量的预测误差不超过±6%;在较大的换热量范围内,单出口水平管降膜式蒸发器的最优池沸腾换热面积比例维持不变;从管内对流换热和二次布液两个角度优化降膜式蒸发器能有效提升其换热性能。