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国内冷却塔研究进展

冷却塔 的应用领域广泛,对其换热能力的深入研究有重要意义,国内学者在这方面取得了众多成果。如赵振国4对冷却塔做了较为完整的理论分析,就气液逆流情况,建立其二维计算模型,并阐述了解析法和差分法。李德兴以工程设计实例,介绍了各类冷却塔在工程实际中的应用。赵顺安详细介绍了各类冷却塔的设计计算及工业实例,对冷却塔进行了全面的理论分析和介绍。目前不少学者做了蒸发冷却的理论研究,并针对密闭式冷却塔进行了实验研究。

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刘乃玲等在换热面积和流动阻力均更小的基础上,在闭式冷却塔中管式蒸发冷却器的设计中,对其结构参数进行改进,对比了不同情况下的换热面积和电机能耗。由研究结果得知,设计恰当的长度、宽度值,正三角形排列盘管,管内径19mm,管间距38mm,闭式冷却塔投资和运行的费用总计更少。

刘晶等从密闭式冷却塔传热和传质的机理出发,将换热过程视作稳态构建理论计算模型,并编程模拟,得到了塔内的温度场和各点的烩值,由理论计算和实测的结果,对比流体的出口值,仿真模型和解析计算式的误差在工程应用中是可以接受的。

王五平和刘成提出了新的横流塔热力计算模型,在传热和传质的计算中,计入蒸发带走的水量,湿空气的出口状态计算结果更接近实际情况,对于自然通风横流塔设计提供了重要参考。

王亮在Merkel的理论基础上,建立了横流式冷却塔的传热计算模型,用其做正交试验,研究了影响横流式冷却塔传热性能的几类因素。此外,实验数据因子相关性分析结果表明,风量对传热性能影响更小,与理论模型正交试验结果不同。

王未凡构建了横流湿式冷却塔的离散相模型,分析了塔内热质交换过程,并建立了FLUENT计算模型,模拟了内部的传热和传质过程。通过数值计算,获得了横流塔内速度、温度和压力的分布。在横流塔热力计算中引入数值模拟,对冷却塔设计研究提供了重要参考意义。

蒋晶晶等,通过实验对影响横流湿式冷却塔冷却效率的因素——空气、喷淋水、工艺流体的影响进行了全面研究。研究表明:热质交换系数以及冷却效率受喷淋水温和空气流速的影响明显。基于实验和相关研究的结果,构建了二维稳态数值模型,扩大了实验的研究成果。

王军等通过在换热管间加入亲水的薄板,将管束间的水铺展开来,提出一种增膜型的水膜蒸发空冷器,包括建立二维传热传质模型和水平管降膜流动水膜厚度测量,实验研究了其换热能力,结果显示在某些工况下增膜型管束换热能力比光管管束增强25%。

陈良才等针对翅片管束段和蒸发空冷段构成的组合式空冷器,得到了风量需求与热流密度、空气状态及热流体交界温度的函数关系式。通过计算1000个有效工况点,拟合了风量与其他变量的显函数公式,可对风量的控制系统设计提供参考。

郑伟业等建立了闭式湿式冷却塔的计算模型,研究了冷却塔内热质交换在不饱和及过饱和的条件下,空气的温度和熔分布。实验结果表明,无论在不饱和还是饱和条件下,空气的温度、湿度以及烩分布均可被计算模型精确的预测。

从上述情况来看,对开式冷却塔的消雾研究还不多,而随着环保要求的提高,冷却塔消雾的呼声日益迫切。另外,增膜板作为闭式冷却塔的一种强化传热措施,尚未发现用于横流塔。如果将增膜技术用于横流闭式冷却塔,将会促进横流塔用户企业的节能减排。

有鉴于此,本文将研究开式冷却塔气室内湿热风和干热风混合(简称雾风混合)流动问题,并设计一种促进气室内雾风混合的结构。本文还将研究设计一种新型的增膜横流闭式冷却塔,以强化横流塔的换热效果和冷却能力。

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