椭圆形套管-管翅式蒸发式冷凝器传热性能实验研究.pdf

### 椭圆形套管-管翅式蒸发式冷凝器传热性能实验研究 #### 研究背景与目的 蒸发式冷凝器作为现代制冷系统中的关键部件，在多种工业应用领域扮演着重要角色。它通过利用蒸发水来吸收热量，从而实现制冷剂蒸汽的冷凝过程。椭圆形套管-管翅式蒸发式冷凝器是一种新型设计，旨在通过改进传热性能以提高整体效率。本研究旨在通过实验方法探讨不同操作参数对这种冷凝器传热性能的影响。 #### 实验方法 为进行这项研究，研究人员建立了一个蒸发式冷凝器性能测试系统，并采用了控制变量法来探究以下参数对传热性能的影响： - **迎面风速**：指吹过冷凝器表面的空气速度。 - **喷淋密度**：单位面积单位时间内喷洒到冷凝器上的水量。 - **湿球温度**：反映空气湿度和温度的指标。 - **循环水温度**：经过冷凝器的水温。 - **冷却水流量**：通过冷凝器的冷却水体积流量。 #### 实验结果及分析 1. **最佳迎面风速和喷淋密度**：实验发现当迎面风速为3.1米/秒且喷淋密度为0.0056千克/(平方米·秒)时，冷凝器的传热性能达到最优。这表明在这些条件下，空气流动与水分蒸发之间的平衡能够最大化热交换效率。 2. **空气压降与迎面风速的关系**：随着迎面风速的增加，冷凝器管外的空气压降显著上升。这是因为更高的风速导致更大的空气阻力，进而增加了能量消耗。 3. **湿球温度对传热性能的影响**：随着湿球温度的升高，外部传热过程的热流密度（外热流密度）降低了67.5%，而内部传热过程的热流密度（内热流密度）却增加了47.5%。这意味着虽然外部环境更加潮湿不利于蒸发散热，但内部热传递机制的有效性提高了整体性能。 4. **循环水温度的影响**：当循环水温度升高时，冷凝器的内热流密度降低率达到64.6%，导致传热性能急剧下降。这表明维持较低的循环水温度对于保持高效的传热是非常重要的。 5. **冷却水流量的作用**：实验表明，冷却水流量的增加可以显著提高冷凝器的内热流密度，最多可提升2.92倍，从而使总热流密度增加21.1%。这一结果强调了增加冷却水流速对于优化传热性能的重要性。 #### 结论 综合以上分析，可以得出以下结论： - 最佳的操作条件是低湿球温度、低循环水温度以及较大的冷却水流量。 - 在这些条件下，椭圆形套管-管翅式蒸发式冷凝器能够展现出优良的传热性能。 - 这种类型的冷凝器特别适合那些需要高效热交换的应用场景，如大型制冷系统或工业冷却装置。 #### 应用前景 基于本研究的结果，椭圆形套管-管翅式蒸发式冷凝器在未来可能被广泛应用于各种需要高效能和节能特性的场合。通过进一步优化设计和操作参数，这类冷凝器有望成为提高整个制冷系统效率的关键技术之一。