波纹板间接蒸发冷却传热计算

波纹板间接蒸发冷却传热计算露点式间接蒸发冷却器结构初步规划初步估计单位面积热流量q0=500kJ/(m2-h)，则所需波纹板表面传热面积F0=Q/q0=(18.16x3600)/500=130.75m2。结构布置。选用1m(长)X1m(厚)X1m(高)冷热通道相间隔的隔层形成冷热通道，干通道由三层波纹板构成，湿通道由两层垂直弯形板构成，共有30组。一次空气迎面尺寸为1mX1mX1.7,二次空气迎面尺寸为1mX1mX1.3，则实际传热面积为141m2。一次空气侧对流换热系数a,的确定对于槽道内紊流，采用关联式Nu=0.023R®.8Pro.3 (1-1)式中：Nu一一次空气努赛尔数；Repm一一次空气雷诺数；Py一一次空气普朗特数。定性温度取其平均温度tmm，采用当量直径作为特征尺寸：4A_4x3x10-2气=~PC=2x3x10-2+2x1=3' (气为波纹流道的截面积，P为湿润周长)。5000Repm=udt/v皿，Py通过一次空气物性得出，此处管内一次空气流速为5000-6Up—30x2x0.003x1x0.7x3600=^02^\则Re=2040x0-6m将参数代入计算：Nu=57.6。则a=NUK/d=57.6x2.7x10-2/0.03=51.8W(m2-k)。i i水膜与间壁间传热系数aw的确定水膜与间壁间的传热系数选用经验公式：1a=217(G/2Lnd)3 (1-2)式中：G^一喷淋液量(kg/h)；L一弯形板长(m)；N一弯形板数；d一弯形板间距(m)。o经验选取G=580kg/h=0.161kg/s，又L=1m,n=60,d=0.003m。贝贝a=165.95^/(m2.K)。冷却水膜与二次空气间的换热湿通道内的水膜与二次空气之间包括显热交换和潜热交换，换热机理较为复杂，其中的质交换过程由于干通道上的开孔，迭代过程无法根据计算得出。二次空气对流传热系数七的计算文献气的计算经验为：a=0.88(C人RemPro.36)/1 (1-3)式中：c,m一常数；七一二次空气导热系数(W/(m2.°C))；P、一二次空气普朗特数；Re^一二次空气雷诺数；l一湿通道特征尺寸。Re=ud/u (1-4)smsosm式中：u一最大截面风速(m/s)。su=V/A=3500/(3600x30x2x0.003x1)=5.4m/s(迎面风速)，假设u为u的两倍，即u=10.8m/s。则Re=ud3=10.8x0.003灯6.2次1W)=1996。此时，Re=10〜2x10，可得C=0.35,m=0.6，又Pr=0.701人=2.69x10-2W/(m-C)。则代入式4-8可得：a=77.38W/(m2-K)。二次空气对流传质系数c的计算根据刘易斯关系式，对于水-空气系统Le-2/3.1，所以c=a。/Cpm。可以将湿通道中二次空气与水的交换如将冷却器中流动空气和水膜的热质交换换算成当量显热交换量计算，整个过程的热量传递更易于进行，则Q=a(t-1)F=Aa/C (h-h)F (1-5)jwsmo op,smwsmw式中：a一当量传热系数(W/(m2・K))；t一水膜平均温度(C)；j wA一与水膜温度有关的系数。查得A=0.96；h一水膜表面温度饱和空气的焓值(kJ/kg)；Wh一二次空气平均焓值(kJ/kg)；F一水膜与空气接触面积(m2)，F=fF，f=1.3〜1.5，对垂直弯形壁w wwo w面取fw=1.5。单位面积热负荷q的计算由于以下计算与水膜平均温度t有关，可将传热过程看作成两个过程：一个w是一次空气热量经干通道内、外污垢层、干通道壁面及冷却水膜的传热过程；另一个是冷却水膜与二次空气的换热过程。第一个过程热流密度：q'=K(t-1) (1-6)第二个过程热流密度：q'=Afq(h-h) (1-7)o wwsm式中：K。一干通道内一次空气至壁面外水膜间传热系数，忽略管壁两侧污垢热和阻水膜'热阻，由于波纹壁导热系数很大，所以忽略波纹壁的热阻。由此得出传热系数表达式：TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"K=1/(1/a(F/F)+1/a) (1-8)o idw w式中：F-干通道面积；「一湿通道面积。由于干通道波纹壁面是三层，并且其弯曲系数取1.7,湿通道波纹壁面是两层，其弯曲系数取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是水膜温度的函数，直接求解困难，采用试算法求解。联立1-6、1-7w两式：t=23.7°C，q'=523kJ/(m2•h)。q'与前面假定的500kJ/(m2•h)相差0.46%，表明上文的假定是可取的。所需管外表面传热面积F0=Q/q0=(18.16x3600)/523=125m2。计算得到的传热面积与起初假设的141m2之差是16m2，仍取假设中的结构布置。将此设计出的露点式蒸发冷却器用于机房总热负荷为161kW的工程实例需要的台数：n=也=8.87台，即需要9台此种冷却器可以满足要求。18.16小结本章首先分析了影响换热的因素，从传热面积和增加换热对数平均温差两方面考虑，设计出了新型露点间接蒸发冷却器，并给出了其运行原理。假定初始参数和初步布