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氨蒸发式冷凝器热工性能实验研究.pdf

氨蒸发式冷凝器热工性能实验研究

爱在YQ2013
2013-10-23 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《氨蒸发式冷凝器热工性能实验研究pdf》,可适用于工程科技领域

C口C义,CO‘沉jC洲J试脸研·究(,匀C片,OcOC义,、八又UOQn又CU上海交通大学刘焕成集祖康夏碗内容提要)礼祝本文通过实验分析冷凝温度、空气进口湿球温度、风量和喷淋水量对氨蒸发式冷凝器单位面积热负荷的影响,同时验证在不同工况下氨蒸发式冷凝器冷凝能力变换曲线的可靠性,为设计冷凝器提供参考。空气《遥片书拼久制冷刹慈汽制洲融‘‘勺r,r一万一下一,一厂r‘‘}}}}}!!!!!)))))lllll了全全蒸发式冷凝器构造示意图一一夕气一图一:里一、概述蒸发式冷凝器实际上是将冷凝器和凉水塔组合为一体的换热设备,图为其构造示意图。这种冷凝器耗水量少,所需的补充水仅为水冷式冷凝器的~,同时由于传热过程水的温升小,从而可得到较低的冷凝温度,使制冷装置的能耗降低。因此,它是一种节水节能的换热器,在国外大中型制冷装置中获得了广泛的应用,尤其适于缺水和气候干燥的地区。蒸发式冷凝器的传热是个兼有热质交换的复杂过程,计算方法较为繁复,虽然国外对此进行了不少研究,但各学者提供的公式计算结果彼此相差甚远。影响蒸发式冷凝器传热性能的因素很多,除了结构尺寸之外,主要有冷凝温度、进口空气的湿球温度、风量和淋水量等。为了深入探讨这些因素对冷凝器单位面积热负荷qf的影响程度,为设计高效低能耗的这种热交换器提供科学依据,使这一节能设备获得广泛的使用,我们参照了我国目前产品的实际情况和通过计算机筛选的结构尺寸,建造了以氨为工质的蒸发式冷凝器试验台‘二、实验装置图是实验装置的示意图。冷凝蛇管是用外径州曰、‘曰,目暇尸“‘司与‘自户‘护“八户‘~内洲场人闷呜目,‘,侣内。如果先将室外空气通过去湿装置,使它的含湿量减少到相当于干燥地区的室外空气,这样就有可能再通过两级式蒸发冷却的处理达到送风要求,而机械制冷不再需要。当然,去湿装置需要消耗热能用于去湿剂的再生。所以这种复合式系统属于以热制冷的空调方式。作为去湿装置在美国通常采用以固体吸湿剂作为吸湿材料的转轮去湿机。也有人在研究采用氯化铿液体去湿装置的复合式系统。他们还在研究一个重要课题,即探求更合理的去湿处理过程,使低品位的热能(如废热)或可再生的能源(如太阳能)可以用于吸湿剂的解吸。几在上海地区有大量工业废热存在,如果在技术上能做到可以利用它们作为再生热源,那末这类系统将有非常广阔的发展前途。在美国还有一种用法,使带有去湿装置的复合式系统与普通的机械制冷供冷的设备(如表冷器)结合在一起,由前者承担室内的湿负荷(潜热负荷),后者承担室内的显热负荷。其好处一方面是减小了制冷系统的容量,另一方面制冷系统的蒸发温度可以大为提高,从而提高了制冷效率。从控制角度来看还有一个好处,即室内湿度控制(通过控制去湿装置的去湿能力)和温度控制(通过控制表冷器的冷却能力)是独立的,不相互影响。在发湿量大的场合(如超级市场)这种系统得到应用。D。=毫米、壁厚毫米的无缝钢管焊接而成的。管子呈正三角形排列,管间距Pt为D。,共列排,传热面积为米,横截面尺寸(长x宽)是米x米,迎风面积米。氨发生器和过热器都是管壳式,两端不设封头,管内置加热用的电热丝,设计功率分别为kw和kwo发生器内产生的饱和氨气由过热器加热到~。℃后,进入冷凝器内冷却、冷凝和过冷,凝液靠重力返回发生器,从而实现氨的循环。用量液筒测量氨液的容积流量。根据ASHRAE标准的规定,过热蒸气和过冷液体的温度分别用点焊在冷凝器进出口管壁上的对铜一慷铜热电偶测量。冷凝温度和氨蒸气过热温度的调节是通过改变电加热量来实现的。冷凝压力采用精度为。级的标准压力表显不。冷凝器进出口空气的干湿球温度是通过取样装置利用分度为℃的标准水银温度计测量的。风量PF型多路直流数字电压表和LY数字打印机。氨发生器和过热器加热所耗的电功率均用级精度的单相功率表测量。参照美国ASHREA标准一理《远置式机械通风蒸发式制冷剂冷凝器试验方法》的规定来安排实验。三、实验洁果分析蒸发式冷凝器一般都是在标准工况下进行设计的。世界各国所规定的标准工况不尽相同,表列举了美国、日本和我国机械工业部规定的标准工况。本试验台由手条件限制,无法控制冷凝器入口处空气的参数,为了便于对实验结果的整理与比较,我们采用文献〔〕提供的变换曲线(图和甲气盆iii选选选卜目目目‘‘‘lllll)))))))))自自自,,,「「「lllllllllllllllllllrrrrr门门门沁沁沁ddddd窿窿窿袱袱招撇撇试试讥讥表’’’’州袱粼嗓舰:臀豁}」一二车不口二一二美国l”“}{⋯乞尹。图的测定是在按BHTO山HHCKHn曲线加工的收缩段上进行的,用测取收缩段后的直管断面上平均动压的办法来确定风量。动压是用毕托管配倾斜式微压计测量的。冷却水的流量用涡轮流量计配SXK一型多功能高精度流量积算仪测量。冷凝器进出口冷却水温、冷凝蛇管管壁温度以及各排管冷却水膜的温度均采用铜一镶铜热电偶测量,其配用的二次仪表是刀,口理共啥巧器刀刁」J刀之百‘七图图)对实验结果进行换算。图是表示标准工况(t。℃、t、二℃)下氨蒸发式冷凝器的冷凝负荷Qk。与其他工况下的冷凝负荷Q、之间的换算关系劝一Q七Qk。。图中的系数帕是考虑在同样的::、t::工况下,由于冷凝器迎面风速v的不同而导致冷凝能力的变化,这里把,“米秒定为比较的标准。为了验证变换曲线的可靠性,我们把在各种帐、t和,工况下实验得到的单位面积热负荷q:通过它换算成标准工况(t、二℃、t::二℃、,二,s)下的单位面积热负荷q,标,所得结果如表所示,这些q甫之间的偏差不超过。因此,认为采用这样的变换是可行的,它可以大大减少实验次数,节省人力物力。曲线q‘l,~t。,(图)六:。},’人、、洲一尸尸少戈一产孑一艺熟‘份脱·初,’。叫l飞叫酬Les州卜叫咧斌斗烈弓括叮产几飞一扩言亨一丈一芍,哺一~穿一屯丁斌一不户,,上当抽二之含孟甲之已之哮,,f乙长’己图图中显示,q,“随t二的下降而增大,虽不及红对q,声的影响,但其变化也很明显。由此说明蒸发式冷凝器更适合于干燥地区使用。迎面风速v对q*的影响提高迎面风速也即增大风量,可以使冷凝器进出口空气的平均始值下降。在一定的冷凝温度下,使传热推动力丈含差增大,同时风量增大可使空气侧雷诺数上升,空气流动可达到完全紊流状态,管外壁水膜受气流的扰动增强,这些因素都有利于q的提高。在一定的冷凝温度和冷却水喷淋密度条件下,测定迎面风速变化对q,的影响,实验结果列于表。当tk“℃、t::”℃时,q,l,与迎面风速,的变化关系如图所示。从图中可见,单位面积热负荷q,,’提随迎面风速的增加而增大的,但是小风量时变化不大,当v>。米秒以后,qf”,的增加比较明显。因此,对蒸发式冷凝器来说,适当选取较大风量是有利的。各国蒸发式冷凝器常用的风量及水量(按。。。大卡小时热负荷计)列于表。三鱿二J,l,化脉甘协,⋯|Œ,I加时妈c:“Or军灿Im认探乞称二了七一户脚脚卿eD料图图冷凝温度t、对单位面积热负荷q,的形晌t是影响qf值的主要因素之一。当进口空气的湿球温度保持不变时,冷凝温度愈高,则传热的温差推动力就愈大,因而单位面积热负荷q也愈大。在固定风量和水量的情况下,改变t,,其实验结果列于表。用上述的变换曲线进行换算,得到如图所示的在t,=℃、,=米秒情况下帐对qf影响的变化曲线q尸~t*。可以看出,随着t、的升高,q,尹几乎呈线性增大,而且变化十分明显。进口空气纽球沮度t,:对q:的影晌在一定的冷凝温度、风量和淋水量条件下,当进口空气的湿球温度t::越低,传热始差推动力就越大,单位面积热负荷q,也就越高。根据表的实验数据,‘利用图、图的变换曲线,可以得到在t、=℃、v二洲秒的情况下t::对qf影响的变化吧上一J一J一J一‘一一~~:::式验日期:,,z时间!:。。。‘:。}:。{,、:。{,:。。序序号!,,}⋯{‘‘冷冷凝温度‘,(℃){‘。。,,,”,⋯,{,进进口,蒸气温度t:(℃){。。,。。。!:。‘:。{,。出出口氨,温度t‘(℃){’,。}”“!::⋯。。,,空气进口湿球温度,·,(℃){。。。!。。。】空空气出口湿球温度t,:(℃))),:}:ooo循循环水进出口温度t,(℃)}。。风风量v·(m。li)!,⋯,。⋯,。。迎迎面风速,(ms)))淋淋水量G,(kgh)))‘}⋯⋯氨氨液循环量G(k以五)))·{})·冷冷凝器热负荷Q一(kealh)))。}}{空空气侧热负荷Q。(kcal邝)))IDOOggg{lll。。Q卜Q。。,,~D奋奋针心二三已一下气一,‘口口口口口口口议议kkkkkkkkkkkkk实实测工况单位面积热负荷(kcalmZh)))似ttt、、t:变换系数市迎迎面风速变换系数小,,弓ttt,的变换系数劝l’’’’,。,:⋯⋯tttk=℃v=msq,(kealmZ·h)))))))))))ttt甘甘V。。VVVG,,GGGQ,,(((℃〕〕(rn昌昌(ms)))(kggg(kggg(kealll五)))))五)))h)))五)))试试试序序t、⋯tZ⋯““t,t{‘·⋯⋯{v··VVVG,,GGGQ,,Q。。Qk一Q。。{客{{{⋯⋯⋯}t七一’‘℃℃验验验号号一lll(℃)))(℃)))⋯⋯(rn昌昌(ms)))(kggg(kggg(kealll(kcalllllllllllllll⋯嚣⋯⋯换,,⋯”’一{{““日日日日{{{{{{{(℃〕五)))))五)))h)))五))))))))q!)))系{{{qf了,‘‘期期期期{⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯吮‘,}}}数}}}(趾ealll(℃){(℃))(℃。。。。。。。。。。。。,、户气份}}}讥}‘‘Zn二h)))扭’刀产}}}}}}}时时间间间间间间间间间间间间间间间间间:一:州州Innn弓一{洲:,·。⋯,,!‘‘·‘。。,{“‘‘:{,,·{、、}。、,啥气门门!{,,,,{‘·“‘“】】】】:)},,}·‘””⋯,。。,{‘”,,卜·,‘‘:{{,{‘”,}‘·“,,:}”表盲百厂百氰不万丽蕊砚覆而石赢蕊羊国一一日太一~{~盆聪」~}、』七甲,尸’一‘一,在标准工况下,迎面风速为~米秒时,相当于每大卡热负荷的风量为一米”小时,对应的qf是一大卡米小时。水量变化对q:的影响水量的变化可以用水的喷淋密度kgmh‘不黯曝露髻豁幻)来表示。在冷凝温度和迎面风速保持不变的情况下,改变淋水量对qf影响的实验结果列于表,其变化曲线如图所示。从图中可以看出,随着喷淋密度g的增大,q:略。。矜呱:义。::、‘二了乞了二呱一犷一~一一一e。,。Io,。。,二‘“梦编·,图有提高,但变化不大。故对于蒸发式冷凝器来说,只要保证喷淋水能够均匀润湿冷却管表面即可,没有必要采用大的水量。虽然增大水量可以提高管外水膜的流速,但水膜却增厚了,因而对增强传热的综合效果并不明显。喷淋密度g=一Zokgm·h相当于一kgh·keal。表ttoZV。G,试验日期时间:(℃)(℃)弓(℃)(m’h)(ms)(℃)(kgh)::}(kgh):一弓:·“(℃)(℃)·弓】!·{{标标准工况甲迎面风速变换系数妇讨换变系数如实测工况qf水淋度喷密g序⋯Q、}(kcalh)工“,”!!{。。”⋯J。,{!,⋯QaQk一QaQk试验期日时间:(kealh)()(kgmh)(kealm’h)(kealm二h)一::,·,,“‘⋯‘·‘,。·,」,,,,一:弓:口各种因素对q影晌的比较,为了更清楚的看出tk、t::以及迎面风速,和喷淋密度g对蒸发式冷凝器单位面积热负荷峨的影响程度,把tk“℃、t,:=℃、v=ms、g二“kgm·h时的q,值作为比较标准,分别改女其中某一变量所得q,与之对应比较,根据实验结果整理,可以得到如图所示的一组相对孪化抽线。从图中可以看出,t,、t,,对qf的影响最大,迎面风速(风量)次之,而水的喷淋密度g的影响最小,它们的变化范围列于表。四、结论。当氨蒸发式冷凝器的结构尺寸确定以后,在影响单位面积热负荷的各种因素中,冷凝温度和空气的进出口湿球温度最为显著。其次是迎面风速,而且随着丫的提高,q增加也相对增大。影响最小是淋水量。设计时采用较大风量和较小的喷淋水量是合适的。实脸结果表明,本试验装置冷凝器的单位面积热负荷与日本东洋制作所(okcalm’h)和苏联(ookca以。二五)的数值相当,标准工况的q,=kealm’·h左右。B。经实验验证表明,氨蒸发式冷凝器冷凝能力的变换曲线完全可以应用于工程实际。参考文献图表影响因素tk℃t::℃变化范围~~~~q,相对变化范围变化百分数~~()氨用蒸发式冷凝器冷凝能力的变换,蔡祖康、刘焕成、夏碗,《全国暖通空调制冷年学术年会论文集》。()蒸发式冷凝器传热性能的实验研究,李松年等,大连工学院化工系化学工程教研室,年月。()Poe。中e二、双JlMupflP“班epH“pae从erHxo刀。双H几b月曰x盆a坦n且玫Ha几naPa:oB,mkgmh~~纬使用氟利昂的电冰箱将被淘汰过去年内,我国花了数亿美元引进了多条电冰箱生产线、多条压缩机生产线和几十条制冷系统零部件生产线。到。年,我国冰箱年生产能力将达万台,远远供过于求。目前,由于氟利昂造成的大气污染,国际市场已开始排斥使用氟利昂的电冰箱和冷冻设备,一些外商已明确表示不进口我国电冰箱。即使在国内市场销售,也将受到世界舆论的压力。然而,令人吃惊的是,这样重大的世界性动向,至今尚未引起有关地方和企业足够的重视。甚至有的工厂仍在同外商谈判引进生产线来扩大生产能力。(摘自信息日报)

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