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。

双逆流式露点间接蒸发冷却器的性能试验研究

为了将蒸发冷却器应用于住宅建筑中,实现更大的降温温差和露点芯体尺寸的减小,提出了一种双逆流式露点间接蒸发冷却器,该冷却器采用双逆流式结构和高效湿通道材料。在双焓差试验室内,以干球温度35℃、湿球温度25.8℃工况为例,分析了该冷却器的冷却效率及制冷量等。结果表明,在中等湿度地区,二/一次风量比为0.9,采用喷15 s停60 s的喷淋方式时,冷却器湿球效率达到104%,露点效率达到79%,制冷量达到1.76 kW,COP最高为7.5,能够满足应用于住宅建筑中室内送风温度26~28℃及能耗降低等指标要求。该研究可为住宅建筑用露点空调器的设计提供参考。

船舶空调用露点间接蒸发冷却器热性能研究

针对海上船舶空调能耗高、污染大的问题,建立以海水为冷媒的露点间接蒸发冷却器(regenerative indirect evaporative cooler,RIEC)传热传质数值模型。分析5个环境参数和2个结构参数对一次空气出口温度和湿球效率的影响,并与纯水RIEC进行对比。结果表明,在相同的几何和工作条件下,海水RIEC的冷却性能比纯水RIEC的略有下降,一次空气出口温度平均升高约0.28℃,湿球效率平均降低6.73%。因此,从热性能的角度来看,海水RIEC在船舶空调中的应用是可行的。

纳米溶液用于间接蒸发冷却器亲水改性的实验研究

针对目前高分子间接蒸发冷却器湿通道壁面润湿率较差从而引起换热效果不佳的问题,提出一种纳米镀膜聚丙烯(PP)间接蒸发冷却器,旨在改善其亲水性能,从而强化其传热传质过程。实验重点研究了纳米镀膜PP板的亲水性和耐久性,并探寻其布水效果。结果表明:镀膜后的PP板显示出优良的亲水性,水的静态接触角可减小到10°以下,同时该膜层具有较好的耐水性能,在经过长期水刷冲下,表面接触角稳定在30°左右。此外,在实验条件下,纳米镀膜芯体在1 min左右可达到80%以上的润湿率;实验中还发现,镀膜PP板会在表面形成多孔结构并具有保水性,可实现间接蒸发冷却器的间歇布水,在湿球效率保持稳定的情况下,其性能系数比传统的连续布水提高了54%。

“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。

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。

基于图像处理法的间接蒸发冷却器喷淋布水效果的试验研究

针对如何提高间接蒸发冷却器的润湿特性,以改善实际工程应用中的布水均匀性的问题,搭建了芯体布水实验台,采用水基荧光显示和数字图像处理法,重点研究了喷淋时间(5~180 s)、喷淋流量(2~6 L/min)以及喷嘴高度(50~250 mm)对芯体中3个典型位置的金属铝箔板表面布水效果和润湿率的影响。结果表明:随着喷淋时间的增加,板面润湿率增加,但一定时间后,进入动态稳定期。在喷射角为58°、喷淋流量为5 L/min的工况下,芯体边缘处需喷淋60 s后达到布水稳定。喷嘴高度的变化对正下方和边缘处的板布水影响较明显,推荐的喷淋高度为150~200 mm。研究结果对间接蒸发冷却器的布水参数设计具有指导意义。

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。

导湿织物对间接蒸发冷却器亲水性和热性能影响的实验研究

为了提高间接蒸发冷却器湿通道的亲水性和蒸发速率,避免局部干点或水膜过厚的问题,提出将导湿织物敷设于湿通道的壁面,研究了其亲水性和热性能。亲水性能的实验首先测定了织物的芯吸高度和湿扩散速率,再通过搭建芯体布水实验台,并采用数字图像处理法,研究了喷淋时间(5s~180s)、喷淋流量(2L/min~6L/min)以及喷嘴高度(50mm~250mm)对芯体中三个典型位置的敷布铝板表面润湿率的影响。利用导湿织物的保水性,探究了间歇喷淋下(喷淋15s,间隔15min)湿通道的热性能。结果显示:随着喷淋时间、喷淋流量、喷淋高度的增加,边缘板的润湿率显著增加,之后达到稳定。在喷射角为58°、喷淋流量为5L/min、喷淋高度为100mm~150mm的工况下,芯体喷淋30秒后可达到完全润湿。间歇喷淋下出口温度和壁温均呈周期性变化,性能系数(COP)是连续喷淋下的6.52倍。说明导湿织物配合间歇喷淋可以显著改善湿通道亲水性并大幅提升能效。研究结果对亲水型间接蒸发冷却器的高效运行和设计具有一定的指导意义。

管式间接蒸发冷却器水平单管外对流传质的实验研究

针对管式间接蒸发冷却器，进行了水平单管外流动水膜与横掠空气之间对流传质的实验测定，获得了实验关系式．实验结果表明，管外水膜流动状况对传质系数有较大的影响．这说明以往根据Ｌｅｗｉｓ关系式，用空气横掠光管时的对流换热系数推算有流动水膜存在时的对流传质系数是不够准确的，计算结果相差７０％～１６０％．

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%.

间接蒸发冷却器的设计计算方法

介绍了以二次空气湿球温度为依据的间接蒸发冷却器的设计计算方法，并对实验工况进行了计算，计算值与实验值对比的结果是令人满意的。

露点间接蒸发冷却器湿通道侧材料亲水性研究

探讨露点间接蒸发冷却器湿通道侧的亲水性材料的性能。通过测试6种亲水性材料样品的芯吸高度、滴水扩散性、吸湿放湿性及表面结构,对材料的亲水性能进行验证对比。试验证明:聚合物纤维材料、Coolpass纤维材料吸放湿性能较好,在水分毛细作用下具有更大的扩散能力和更好的蒸发能力。认为:选用优良的亲水性材料可大幅挖掘露点间接蒸发冷却系统的效率潜力。

淋水密度对多孔陶瓷管式间接蒸发冷却器湿球效率影响的试验研究

针对目前间接蒸发冷却器材料吸水性较差,只能采用连续布水方式使湿通道表面保持湿润。为此开发了一种多孔陶瓷管式间接蒸发冷却器,利用多孔陶瓷丰富的比表面积来增大水膜与工作空气的接触面积;利用其较好的吸水性快速蓄水,实现间接蒸发冷却器的间歇性淋水,缩短循环水泵运行时间。本文针对淋水密度对多孔陶瓷管式间接蒸发冷却器湿球效率的影响进行了试验研究,结果表明:在多孔陶瓷管完全湿润的情况下,淋水密度越小,湿球效率越高;淋水密度为8.8kg/(m·h),泵连续运行10 min,陶瓷管壁可完全侵透,水泵停止间隔100 min期间,冷却器的湿球效率最高,而且波动不大,相比传统连续布水方式,节约水泵能耗90%。

露点间接蒸发冷却器分析

对露点式间接蒸发冷却器进行了转换关系分析,并且根据实测数据计算出了冷却器进出口各部分大小,露点式间接蒸发冷却器的效率和效比都比其它蒸发冷却器大的原因,并得出了结论。

间接蒸发冷却器热工计算数学模型及验证

对几种间接蒸发冷却器的热工计算数学模型进行了简要介绍和对比 ,并对其中两种计算方法进行了实验验证 ,结果表明周孝清、陈沛霖提出的方法更适用于工程实践。

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。