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同济大学机械工程学院硕士学位论文蒸发冷却强化电站用板式空冷器传热的研究姓名：胡晓伟申请学位级别：硕士专业：供热供燃气通风及空调工程指导教师：张恩泽;张旭20080301摘要摘要板式换热器是一种高效的传热设备，与管式换热器相比，板式换热器拥有将蒸发冷却用于板式换热器是一种非常好的强化板式换热器传热的方式，究的方法获得了蒸发冷却板式换热器空气侧的换热和阻力情况，并得到了蒸发针对目前工业中板式换热器的应用开发设计仍是按照设计人员的经验和反复计算，这种浪费大量人力延长新型产品开发周期的设计方法，利用计算机的高效计算优势，编制了蒸发冷却板式换热器的设计模拟程序，可以进行蒸发冷却板式换热器的设计，这种设计方法可以在工业中得到应用。
在电站空冷凝汽器的运行中，影响换热器性能的因素很多，不同的组合对换热性能有很大的影响，同时还会影响换热器的投资。
为了得到一种较优的结构组合和运行方式，通过结构优化和运行优化，得到了一个使电站凝汽器较好时，换热器的传热会降低１／３。
最后，本文还通过ＣＦＤ模拟的方法分析了电站斜顶式布置的空冷凝汽器内空关键词：板式换热器，蒸发冷却，空冷凝汽器，传热特性，阻力特性，优着更为优良的特性。
因此在工业生产中板式换热器得到了越来越广泛的应用。
但是由于增加了蒸发冷却使得板式换热器内部的传热和阻力变得复杂。
为了获得蒸发冷却时板式换热器内部的换热和阻力情况，本文通过理论分析和实验研冷却时换热器空气侧传热和阻力的关联式。
地运行的组合方式。
另外在实际运行中，电站空冷凝汽器板片的结垢会严重削弱传热并增大阻力，因此还对污垢的影响进行分析并发现当污垢的热阻增大３倍气侧的气流分布情况，得到了板式换热器布置成不同角度时对换热器内气流分布的影响，找到了对于电站斜项式空冷凝汽器最佳的斜顶角度。
化，气流分布。
ＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＰｌａｔｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒ（ＰＨＥ）ｉｓａｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｔｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｕｂｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ，ｉｔｃａｒｌｐｒｏｖｉｄｅｍｏｒｅｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃａｐａｂｉｌｉｔｙ．ＳｏＰＨＥｉｓｕｓｅｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｉｎｍｏｄｅｍｉｎｄｕｓｔｒｙｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．ＥｖａｐｏｒａｔｉｖｅｃｏｏｌｉｎｇｕｓｅｄｉｎＰＨＥｉｓａｇｏｏｄｍｅｔｈｏｄｔｏｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｔｈｅＰＨＥｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒ．ＢｕｔｉｔｉｎｃｒｅａｓｅｓｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅｃｏｏｌｉｎｇｉｎＰＨＥ，ｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｉｎｔｈｅＰＨＥｂｅｃｏｍｅｓｃｏｍｐｌｅｘ．ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｋｎｏｗｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｉｎｔｈｅＰＨＥ，ｉｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅａｕｔｈｏｒａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｔｈｅｏｒｙａｎｄｄｉｄａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．ＩｔｗｏｒｋｅｄｏｖｅｒｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｉｎｔｈｅＰＨＥ．Ｍｅａｎｔｉｍｅｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｇａｉｎｅｄｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｗｈｅｎｉｎｃｒｅａｓｅｓｐｒｉｎｋｌｉｎｇｗａｔｅｒ．ＡｓｔｈｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｄｅｓｉｇｎｉｎｇＰＨＥｕｓｕａｌｌｙｄｅｐｅｎｄｓｏｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｒｓ’ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅａｎｄａｆｔｅｒｔｈａｔｔｈｅｙｃａｌｃｕｌａｔｅｄｔｉｍｅａｆｔｅｒｔｉｍｅ，ｉｔｔａｋｅｓａｌｏｔｏｆｍａｎｐｏｗｅｒａｎｄｄｅｌａｙｓｎｅｗｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｘｐｌｏｄｅｒｃｙｃｌｅ．ＩｎｔｈｉｓｔｅｘｔｔｈｅａｕｔｈｏｒｐｒｏｇｒａｍｍｅｓａｐｒｏｇｒａｍｍｅｂｙｃｏｍｐｕｔｅｒｔｏｄｏｔｈｅｄｅｓｉｇｎｉｎｇｗｏｒｋｏｆＰＨＥ．ＵｓｅｔｈｅｐｒｏｇｒａｍｍｅｗｅｃａｎｄｅｓｉｇｎｔｈｅＰＨＥ．Ｗｈｅｎｔｈｅｃｏｎｄｅｎｓｅｒｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ，ｔｈｅｒｅａｒｅｍａｎｙｆａｃｔｏｒｓｗｉｌｌａｆｆｅｃｔｔｈｅｃｏｎｄｅｎｓｅｒ．Ｔｏｇｅｔａｎｅｘｃｅｌｌｅｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎａｎｄｒｕｎｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｔｅｘｔａｌｓｏｏｐｔｉｍｉｚｅｓｔｈｅＰＨＥｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｒｕｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ａｆｔｅｒｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｗｏｒｋ，ｗｅｋｎｏｗｗｈｉｃｈｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｉｌｌｐｒｏｖｉｄｅａｇｏｏｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．ＢｅｃａｕｓｅｉｎｔｈｅｒｅａｌｐｒａｃｔｉｃｅｔｈｅｒｅｗｉｌｌｂｅｄｉｒｔａｔｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｐｌａｔｅｗｈｉｃｈｗｉｌｌｗａｋｅｎｔｈｅＰＨＥｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒａｎｄｍａｋｅｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｌａｒｇｅｒｔｈａｎｕｓｕａｌ，ｉｔ’Ｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏａｎａｌｙｚｅｍｉｓｅｆｆｅｃｔ．ＷｅｆｉｎｄｔＩｌａｔｗｈｅｎｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｂｅｔｈｒｅｅｔｉｍｅｓｏｆｔｈｅｕｓｕａｌ，ｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅＰＨＥｗｉｌｌｆａｌｌ１／３．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｉｎｔｈｉｓｔｅｘｔｔｈｅａｕｔｈｏｒｕｓｅＣＦＤｓｏｆｔｗａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｔｈｅａｉｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅａｉｒｃｏｏｌｉｎｇｃｏｎｄｅｎｓｅｒｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎｗｈｅｎｔｈｅｃｏｎｄｅｎｓｅｒｌａｙｅｄｉｎｃｌｉｎｅｄ，ａｎｄｆｉｎｄｏｕｔｔｈｅｂｅｓｔａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｔｏｐｏｆｔｈｅｃｏｎｄｅｎｓｅｒｆｏｒｔｈｅＰＨＥ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｌａｔｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅＬｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅｃｏｏｌｉｎｇ，ａｉｒｃｏｏｌｉｎｇｃｏｎｄｅｎｓｅＬｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ａｉｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ⅱ学位论文版权使用授权书本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的Ｆ－ｔＪ届ＩＩ本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。
板式蒸发空气冷却器传热传质模型分析摘 要： 根据热力学和传热学理论，建立了板式间接蒸发式空冷器传递过程的微分方程组。
引入空气湿球比热wb c 和对流换热系数wb α，推导得到了基于空气湿球温度的数学传递模型。
应用四阶-龙格库塔法求解了高炉循环水用板式蒸发冷却器基于湿球温度的传递模型，得到了热流体、喷淋水、空气干湿球温度的变化规律和各流体的换热强度情况。
该分析模型为进一步分析蒸发式空冷器的热工性能和优化设计提供了理论依据。
关键词：传热传质；板式蒸发空冷器；传递模型；湿球温度蒸发式空冷器利用自然环境中空气的干湿球温差取得冷量来冷却热流体，由于它比空气冷却换热效果好，比水冷节水等显著优点，因此在石油、化工、冶金、电力等领域中有着广泛的应用。
蒸发式空冷器冷却侧空气与喷淋水之间传热和传质过程同时进行，相互耦合，传递机理相当复杂。
目前针对管式和翅片管式蒸发空冷器的研究成果较多[1-3]，然而这些成果大多是基于Merkel 理论，空气和喷淋水的热湿交换以焓差为推动力建立数学模型。
本文建立了基于湿球温度的板式蒸发式空冷器的数学模型，并用四阶-龙格库塔法对一个实例进行数值求解，分析了各流体的温度变化和换热规律。
1传递过程的基本方程组本文以板式蒸发空冷器为研究对象，热流体与空气逆流，喷淋水与空气并流，流体组合如图1所示。
对蒸发式空冷器的传热传质和流动过程做如下假设：1. 空冷器内传热传质和流动过程处于稳态，忽略外壳的散热损失。
2. 各流体热物性参数为常数。
流体的状态参数仅沿流动方向变化。
3. 喷淋水膜均匀分布，忽略水膜波动和水膜厚度对传递和流动的影响，忽略水膜的蒸发损失；水膜在传热壁面上完全润湿。
4. 忽略空气中离散水珠对传热传质的影响。
5. 湿空气的传热传质过程符合刘易斯关系式，即1Le hwpamw =⋅=ααc ，mw α为喷淋水与空气的传质系数，kg ·m -2·s -1；hw α为喷淋水与空图1 逆流板式蒸发空冷器示意图y xzHLBo空气喷淋水shui热流体喷淋水 空气aa a x ,t ,m ww t ,m 水膜壁面dz气的传热系数，W ·m -2·K -1；pa c 为空气比热容，J ·kg -1·℃-1。
蒸发冷却强化电站用板式空冷器传热的研究的开题报告第一部分：研究背景随着经济的发展和人口的增加，人们对能源的需求也越来越高。
其中，煤炭作为重要的能源资源，其在电力生产中的地位不可替代。
但是，在煤炭的燃烧过程中，会产生大量的烟气，其中含有大量的热能，如果不加以利用，将会造成资源浪费和环境污染。
因此，煤电厂必须采取有效的措施来提高热能利用效率和减少环境污染。
空冷器是目前电站中广泛采用的一种热交换器。
它通过与环境空气直接接触，将热量传递到空气中，实现对热量的散布和降温。
空冷器具有结构简单、维护方便等优点，但是在给排水系统的减少、降低水耗的要求下，传统的强制循环水冷系统已经越来越难以适应电站散热的需要，因此，空冷器在电站发电冷却中的应用日益受到关注，并成为各国能源工程领域研究的热点问题。
第二部分：研究意义板式空冷器是一种新型的空冷器，其具有优秀的传热性能、运行稳定、控制方便等诸多优点。
板式空冷器传热的过程很大程度上取决于板片外表面与空气之间的热对流，所以对板式空冷器的结构和传热特性的研究具有十分重要的现实意义。
本研究的主要目的是探究板式空冷器传热机理，进一步优化空气侧结构，提高其传热性能，促进其在电站发电冷却中的应用，减少环境污染，提高资源利用效率，具有重要的理论意义和实际价值。
第三部分：研究内容1.板式空冷器的基本结构和工作原理介绍；2.理论模型的建立，为探究板式空冷器的传热机理提供理论基础；3.利用实验室设备对板式空冷器进行室内实验，得到板式空冷器的传热性能和温度场分布等基本特性数据；4.通过对实验数据的分析和处理，找到板式空冷器的优化方案，并对优化后的板式空冷器进行验证实验；5.最终对优化后的板式空冷器的传热性能进行分析比较，得出板式空冷器的优化结构和传热机理，为其在电站发电冷却中的应用提供理论依据。
第四部分：研究方法本研究主要采用实验和理论相结合的方法，通过实验室室内试验和理论分析来探究板式空冷器传热机理和优化结构。
第38卷,总第219期2020年1月,第1期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY Vol.38,Sum.No.219Jan.2020,No.1ORC 系统中板式蒸发器传热特性的研究邱长亮,吴俐俊,吴世锋(同济大学机械与能源工程学院,上海 201804)摘 要:蒸发器作为余热回收有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle ,ORC )系统的关键部件之一,其传热性能影响着整个系统的传热效率。
本文以新型全焊式板式换热器为模型,通过加载蒸发相变UDF 进行数值模拟,得出不同的热水流量、热水进口温度、R245fa 流量下的传热和流动特性,并通过计算不同工况下j 因子和f 因子定量评估了蒸发器的综合换热性能。
计算结果表明:提高热水进口流量和R245fa 流量对ORC 系统蒸发器的传热性能有明显的改善作用;随着热水进口流量、热水进口温度以及R245fa 入口流量的增加,热水侧压降和工质侧压降随之增大,热水侧压降整体大于工质侧压降,且热水侧j /f 分别提高了71.6%,-18.1%,73.3%,工质侧j /f 分别提高了29.7%,-13.5%,35.9%。
关键词:蒸发器;数值模拟;气液相变;传热特性;性能评价中图分类号:TK11 文献标识码:A 文章编号:1002-6339(2020)01-0009-07收稿日期 2019-04-20 修订稿日期 2019-06-20基金项目:国家自然科学基金资助项目(51574179)作者简介:邱长亮(1994~),男,硕士研究生,研究方向为高效换热技术。
Numerical Study of Evaporator 's Heat Transfer Characteristics in ORC SystemQIU Chang -liang,WU Li -jun,WU Shi -feng(College of Mechanical and Energy Engineering,Tongji University,Shanghai 201804,China)Abstract :Evaporator is one of the key components of Organic Rankine Cycle (ORC)system for waste heat recovery,and its heat transfer performance affects the heat transfer efficiency of the whole system.In this paper,based on the Mixture multiphase flow model in Fluent,a new type of all -welded plate heat exchanger was used as the evaporator model.By loading a user -defined function (UDF),the variation of heat transfer and flow characteristics of the evaporator were studied under different conditions of hot wa⁃ter flow rate,hot water inlet temperature and R245fa inlet flow rate.And the comprehensive heat transfer performance of evaporator was quantitatively evaluated by calculating j factor and f factor under different working conditions.The results showed that increasing the water inlet flow rate and R245fa inlet flow rate could significantly improve the heat transfer performance of the evaporator in ORC system.The pressure drops of hot water side and R245fa side increased with an increase of hot water inlet flow rate,hot water inlet temperature and R245fa inlet flow rate,the pressure drop of hot water was higher than that of work⁃ing medium.And the j /f of hot water side increased by 71.6%,-18.1%and 73.3%respectively,the j /f of working medium side increased by 29.7%,-13.5%and 35.9%respectively.Key words :evaporator;numerical simulation;gas -liquid phase transition;heat transfer characteristics;Performance evaluation·9· 随着煤炭、石油、天然气等化石能源储量的日剧减少和价格的不断攀升,以及由于能源消耗带来的环境问题,如酸雨、PM2.5和二氧化碳排放等造成的臭氧层空洞等,能源和环境问题已经成为全世界共同关注的重大问题。
板式蒸发式冷凝器的传热实验研究及其在空调中的应用的
开题报告
1.研究背景
空调是现代家庭及商业建筑中必不可少的设备之一，但是传统的空调系统往往存在耗能高、环境污染及维护复杂等问题。
因此，需要对空调系统进行改进和优化。
板式蒸发式冷凝器是一种新型的传热器件，在空调系统中具有广泛的应用前景。
2.研究目的
本研究旨在通过实验研究板式蒸发式冷凝器的传热性能，探索其在空调系统中的优化应用。
3.研究内容及方法
本研究将利用实验室内搭建的板式蒸发式冷凝器传热实验设备，对板式蒸发式冷凝器的传热性能进行研究。
具体实验内容包括：
（1）测量板式蒸发式冷凝器的传热效率和热阻；
（2）分析不同工况下板式蒸发式冷凝器的传热性能变化；
（3）对比板式蒸发式冷凝器与传统冷凝器在空调系统中的能效表现。
4.研究意义
本研究可以为空调系统的优化提供理论基础和实验依据，为更好地实现能源节约和环保提供支持。
同时，研究结果还可以为板式蒸发式冷凝器在工业领域的应用提供参考。
5.研究计划
本研究计划分为三个阶段进行：
（1）实验设备的搭建和测试程序的制定；
（2）实验数据的采集和分析，分析板式蒸发式冷凝器的传热性能和能效表现；
（3）研究结果的总结和分析，撰写论文并完成毕业设计。
板式蒸发器的工作原理
首先，板式蒸发器的工作原理是基于物质的蒸发和冷凝过程。
当液体物质进入板式蒸发器后，通过加热，液体中的部分成分将变成蒸汽，而未蒸发的液体则继续向下流动。
在板层间隙中，蒸汽与液体发生接触和传热，使得液体中的挥发性成分蒸发出来，从而实现液体和气体的分离。
蒸汽则在板层间隙中上升，最终被冷凝器冷却成液体，从而得到所需的产品。
其次，板式蒸发器的工作原理还涉及到传热和传质的过程。
在板层间隙中，蒸汽与液体接触时，热量从蒸汽传递到液体中，使得液体蒸发。
同时，液体中的挥发性成分也会随着蒸汽一起蒸发出来，从而实现了传质的过程。
这样一来，板式蒸发器不仅可以实现液体和气体的分离，还可以实现液体中成分的分离和浓缩。
最后，板式蒸发器的工作原理还与板层间隙的结构有关。
板式蒸发器通常由多个板层叠加而成，板层间隙的宽度和高度对传热和传质过程有着重要影响。
合理的板层间隙结构可以有效地提高传热效率和传质效率，从而提高板式蒸发器的工作效果。
总的来说，板式蒸发器的工作原理是基于物质的蒸发和冷凝过程，涉及传热和传质的过程，同时也与板层间隙的结构有关。
通过合理的设计和操作，板式蒸发器可以实现液体和气体的分离，实现液体中成分的分离和浓缩，从而在化工、制药、食品等领域发挥重要作用。
板式蒸发式冷凝器CFD模拟与实验研究张景卫 朱冬生 吴治将 李元希 蒋翔（华南理工大学化工与能源学院传热强化与过程节能教育部重点实验室，广州 510640）摘 要：通过运用FLUENT软件对板式蒸发式冷凝器板束中气液两相逆流、并流两种操作进行模拟，直观地表征了板束中喷淋水流量、风速及风向对水膜流动的影响，并在此基础上对板式蒸发式冷凝器的三种操作─-逆流、并流、错流进行了传热实验研究，模拟及实验研究的结果显示：空气与水并流比逆流、错流更有利于利用液体薄膜强化传热传质的特性。
关键词：冷凝器 CFD模拟 强化传热 波纹板 板束THE CFD SIMULATION AND EXPERIMENTAL STUDY OF THEPLATE-TYPE EV APORATIVE CONDENSERZhang Jingwei Zhu Dongsheng Wu Zhijiang Li Yuanxi Jiang Xiang(The Key Laboratory of Enhanced Heat Transfer and Energy Conservation of the Ministry of Education, School of Chemical and Energy Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640,Guangdong,China)Abstract：This paper presents a simulation of two operations—upwind, downwind with two-phase flowing in the plate bundles of the plate-type evaporative condenser, by means of the FLUENT software, which provide a direct illustration of the influence of the water film flowing on spray water flow、wind velocity、wind direction in the plate bundles. An experimental study of the heat transfer of three operations—downwind、upwind and crosswind operation in the plate-type evaporative condenser is pressed on the base of which. The result of simulation and experimental study demonstrates the advantages of downwind operation over upwind operation and crosswind operation in making use of enhanced heat transfer and mass transfer of fluid film.Keywords：Condenser CFD simulation Heat transfer enhancement corrugated plates plate bundle0 前言利用液膜进行传热传质已经成为动力、化工、制冷、轻工、食品等工业中最重要的单元操作之一。
