波紋板間接蒸發(fā)冷卻傳熱計(jì)算

波紋板間接蒸發(fā)冷卻傳熱計(jì)算露點(diǎn)式間接蒸發(fā)冷卻器結(jié)構(gòu)初步規(guī)劃初步估計(jì)單位面積熱流量q0=500kJ/(m2-h)，則所需波紋板表面?zhèn)鳠崦娣eF0=Q/q0=(18.16x3600)/500=130.75m2。結(jié)構(gòu)布置。選用1m(長(zhǎng))X1m(厚)X1m(高)冷熱通道相間隔的隔層形成冷熱通道，干通道由三層波紋板構(gòu)成，濕通道由兩層垂直彎形板構(gòu)成，共有30組。一次空氣迎面尺寸為1mX1mX1.7,二次空氣迎面尺寸為1mX1mX1.3，則實(shí)際傳熱面積為141m2。一次空氣側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)a,的確定對(duì)于槽道內(nèi)紊流，采用關(guān)聯(lián)式Nu=0.023R?.8Pro.3 (1-1)式中：Nu一一次空氣努賽爾數(shù)；Repm一一次空氣雷諾數(shù)；Py一一次空氣普朗特?cái)?shù)。定性溫度取其平均溫度tmm，采用當(dāng)量直徑作為特征尺寸：4A_4x3x10-2氣=~PC=2x3x10-2+2x1=3' (氣為波紋流道的截面積，P為濕潤(rùn)周長(zhǎng))。5000Repm=udt/v皿，Py通過(guò)一次空氣物性得出，此處管內(nèi)一次空氣流速為5000-6Up—30x2x0.003x1x0.7x3600=^02^\則Re=2040x0-6m將參數(shù)代入計(jì)算：Nu=57.6。則a=NUK/d=57.6x2.7x10-2/0.03=51.8W(m2-k)。i i水膜與間壁間傳熱系數(shù)aw的確定水膜與間壁間的傳熱系數(shù)選用經(jīng)驗(yàn)公式：1a=217(G/2Lnd)3 (1-2)式中：G^一噴淋液量(kg/h)；L一彎形板長(zhǎng)(m)；N一彎形板數(shù)；d一彎形板間距(m)。o經(jīng)驗(yàn)選取G=580kg/h=0.161kg/s，又L=1m,n=60,d=0.003m。貝貝a=165.95^/(m2.K)。冷卻水膜與二次空氣間的換熱濕通道內(nèi)的水膜與二次空氣之間包括顯熱交換和潛熱交換，換熱機(jī)理較為復(fù)雜，其中的質(zhì)交換過(guò)程由于干通道上的開孔，迭代過(guò)程無(wú)法根據(jù)計(jì)算得出。二次空氣對(duì)流傳熱系數(shù)七的計(jì)算文獻(xiàn)氣的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)為：a=0.88(C人RemPro.36)/1 (1-3)式中：c,m一常數(shù)；七一二次空氣導(dǎo)熱系數(shù)(W/(m2.°C))；P、一二次空氣普朗特?cái)?shù)；Re^一二次空氣雷諾數(shù)；l一濕通道特征尺寸。Re=ud/u (1-4)smsosm式中：u一最大截面風(fēng)速(m/s)。su=V/A=3500/(3600x30x2x0.003x1)=5.4m/s(迎面風(fēng)速)，假設(shè)u為u的兩倍，即u=10.8m/s。則Re=ud3=10.8x0.003燈6.2次1W)=1996。此時(shí)，Re=10?2x10，可得C=0.35,m=0.6，又Pr=0.701人=2.69x10-2W/(m-C)。則代入式4-8可得：a=77.38W/(m2-K)。二次空氣對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)c的計(jì)算根據(jù)劉易斯關(guān)系式，對(duì)于水-空氣系統(tǒng)Le-2/3.1，所以c=a。/Cpm。可以將濕通道中二次空氣與水的交換如將冷卻器中流動(dòng)空氣和水膜的熱質(zhì)交換換算成當(dāng)量顯熱交換量計(jì)算，整個(gè)過(guò)程的熱量傳遞更易于進(jìn)行，則Q=a(t-1)F=Aa/C (h-h)F (1-5)jwsmo op,smwsmw式中：a一當(dāng)量傳熱系數(shù)(W/(m2?K))；t一水膜平均溫度(C)；j wA一與水膜溫度有關(guān)的系數(shù)。查得A=0.96；h一水膜表面溫度飽和空氣的焓值(kJ/kg)；Wh一二次空氣平均焓值(kJ/kg)；F一水膜與空氣接觸面積(m2)，F(xiàn)=fF，f=1.3?1.5，對(duì)垂直彎形壁w wwo w面取fw=1.5。單位面積熱負(fù)荷q的計(jì)算由于以下計(jì)算與水膜平均溫度t有關(guān)，可將傳熱過(guò)程看作成兩個(gè)過(guò)程：一個(gè)w是一次空氣熱量經(jīng)干通道內(nèi)、外污垢層、干通道壁面及冷卻水膜的傳熱過(guò)程；另一個(gè)是冷卻水膜與二次空氣的換熱過(guò)程。第一個(gè)過(guò)程熱流密度：q'=K(t-1) (1-6)第二個(gè)過(guò)程熱流密度：q'=Afq(h-h) (1-7)o wwsm式中：K。一干通道內(nèi)一次空氣至壁面外水膜間傳熱系數(shù)，忽略管壁兩側(cè)污垢熱和阻水膜'熱阻，由于波紋壁導(dǎo)熱系數(shù)很大，所以忽略波紋壁的熱阻。由此得出傳熱系數(shù)表達(dá)式：TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"K=1/(1/a(F/F)+1/a) (1-8)o idw w式中：F-干通道面積；「一濕通道面積。由于干通道波紋壁面是三層，并且其彎曲系數(shù)取1.7,濕通道波紋壁面是兩層，其彎曲系數(shù)取1.3。得:\o"CurrentDocument"1 3x1.7 1K=1/[1/a(F/F)+1/a]=1/(二x + )=22.8W/(m2?K)。o idww51.82x1.3165.95由于h是水膜溫度的函數(shù)，直接求解困難，采用試算法求解。聯(lián)立1-6、1-7w兩式：t=23.7°C，q'=523kJ/(m2?h)。q'與前面假定的500kJ/(m2?h)相差0.46%，表明上文的假定是可取的。所需管外表面?zhèn)鳠崦娣eF0=Q/q0=(18.16x3600)/523=125m2。計(jì)算得到的傳熱面積與起初假設(shè)的141m2之差是16m2，仍取假設(shè)中的結(jié)構(gòu)布置。將此設(shè)計(jì)出的露點(diǎn)式蒸發(fā)冷卻器用于機(jī)房總熱負(fù)荷為161kW的工程實(shí)例需要的臺(tái)數(shù)：n=也=8.87臺(tái)，即需要9臺(tái)此種冷卻器可以滿足要求。18.16小結(jié)本章首先分析了影響換熱的因素，從傳熱面積和增加換熱對(duì)數(shù)平均溫差兩方面考慮，設(shè)計(jì)出了新型露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻器，并給出了其運(yùn)行原理。假定初始參數(shù)和初步布