电加热器光管式改为肋管式提高换热面积

更新日期:2014-04-03

    空调技术在生产与生活中得到了广泛的应用,密封垫,其消耗的能源在社会总能耗中占有相当大的比例。因此,开展空调节能技术的研究成为一个重要课题。间接蒸发冷却技术是利用水在未饱和二次空气中蒸发吸热,从而间接冷却一次空气来实现制冷的。
    间接蒸发冷却换热器有两个相互垂直的通道,一个是一次空气通道,此通道中的空气不与水膜相接触,在整个传热过程中温度降低,但湿度不变;一个是二次空气通道,二次空气在这个通道中与水膜相接触,发生热质交换,二次空气湿度增加,温度降低,通过两通道之间的金属板吸收一次通道侧的热量。实验系统中的换热器芯体宽高均为400mm,厚度为230mm,每个通道宽为3mm,一次空气通道与二次空气通道均为30个,换热器两边用聚本乙烯材料的盖板夹盖,绝热效果好,内部的换热板为不锈钢材料。
    实验系统利用部分冷却后的一次风作为二次风,一次风与二次风的风量都可以通过阀门进行调节。各风道温度可分别通过调节风道上的电加热器功率进行调节,温度统一使用铂电阻温度计测量。一次空气与二次空气的流量分别由安装在管道中的电加热器功率与其两侧的温度变化求得,当关闭水平支管上的阀门时,可达到一次风量与二次风量相等的工况。压力差使用倾斜式微压计直接测量,在分析摩擦阻力时减去进出口的局部阻力。为了降低测温误差及提高流量计算的准确性,电加热器由原来的光管式改为肋管式,换热面积大幅提高。该改进措施降低了加热器表面温度,从而降低了对测温传感器的辐射影响,同时提高了加热器下游断面气流温度的均匀性。
    实验过程中,先将换热器在不喷水情况下的各种工况数据测出,这样做的目的一是为了比较换热器干湿工况性能的差别,二是为了利用干工况下的数据得到一次空气的压差与流量的关系式,便于在湿工况下利用热平衡原理计算二次空气流量,因为在湿工况下利用加热器功率来计算二次空气流量的方法不再适用。
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    换热器的阻力特性分析
    实验换热器的通道高宽比较大,沿程阻力系数采用公式计算,其中值为0.0545。
    在换热器中,随着雷诺数的增加,摩擦系数先呈下降趋势,实际摩擦阻力系数比理论计算的结果要大,此时二者相对误差值约在50%到80%之间,规律上看,在雷诺数为1100之前,摩擦阻力系数随着雷诺数的增加而减小,数据点的变化近似理论公式的变化趋势,应为层流情况。在雷诺数接近1200时,摩擦阻力系数陡然增加,对比莫迪图,应属于临界区的特点,之后,摩擦阻力系数随雷诺数的增加而缓慢减小,流态应属于紊流状态。与结果相比较,发现临界雷诺数提前,且摩擦阻力系数相对较大。在喷水情况下,二次风道的阻力大大增加,约为干工况下的阻力的2.5倍到3倍之间,可以看出,从上而下的水膜与水雾大大增加了二次通道的阻力。
    实验系统中所使用的板式换热器在干工况下的阻力大于用大高宽比的层流理论公式的计算结果,理论值与实验值的误差介于50%到80%之间。而湿工况下的阻力也远大于干工况的阻力,在相同速度时,湿工况阻力是干工况阻力的2.5到3倍之间。根据实验结果,换热器的临界雷诺数为1200左右。


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