用FLUENT軟件對圓管、扭曲管和交變曲面波紋管3種管束中空氣的速度場、壓力場及溫度場進行了模擬,在適當簡化模型的基礎上,采用可實現k-E模型,強化壁面處理方法和速度-壓力耦合的SIMPLE算法,獲得了有代表性的來流流場及其對傳熱與流阻性能的影響量。研究表明扭曲管和管外親水處理都能獲得較好的水膜分布,而且還可以達到減小水膜熱阻和提高蒸發式冷凝器傳熱性能的目的。研究結果對蒸發式冷凝器的設計和實際應用具有一定的指導意義。
可見,蒸發式冷凝技術在國內的研究開始得較晚,理論研究主要體現在實驗分析方面,通過實驗得出的關聯式和國外的相比也不盡相同。而模擬計算所采用的數學模型主要以國外的理論為依據,通過實驗和模擬計算的結果比對,其相對誤差較大。由于蒸發式換熱器內部的傳熱傳質機理非常復雜,通過國內外的理論研究表明,要精確的描述蒸發式換熱器的傳熱傳質過程,仍有很長的路要走。
4蒸發式冷凝器應用狀況和存在問題
4·1蒸發式換熱器應用研究
蒸發冷凝技術的應用帶來了巨大的經濟效益和社會效益,其廣泛用于航空發動機、燃氣渦輪機、空氣壓縮機等機械裝置中。目前,由于工業生產及人們生活的需要,該技術越來越受到人們的關注與重視。而市場經濟的發展,為蒸發式冷凝器的應用提供了有利條件。由于蒸發式冷凝器是蒸發式換熱器中的主要換熱設備種類,所以本文著重介紹蒸發式冷凝器在國內的應用狀況。
目前,國內蒸發式冷凝器的生產,除了上海、大連兩大合資企業外,還出現了一批中小生產企業。2001年,Yunho·hwang等人依據ASHRAE第116號標準,對蒸發式冷凝器和空氣冷卻式冷凝器在常見小型系統中的應用進行性能評估。結果表明,蒸發式冷凝器比空冷式冷凝器制冷量高出1·8%~8·1%,COP的值高出11·1%~21·6%,SEER的值高出14·5%,壓縮機的能耗降低了11·4%[47]。K·AManske等人對蒸發式冷凝器在工業制冷系統中的應用進行了模擬和試驗研究,對冷凝器的選型和壓力控制進行了優化,文獻提出的優化控制方法可以使系統的年運行能耗減少11%[48]。由于蒸發式冷凝器具有良好的節水、節能特性,所以蒸發式冷凝器市場的競爭十分激烈,在降低成本的同時提高蒸發式冷凝器的性能成為企業當前迫切需要解決的問題。
