大型工業(yè)用蒸發(fā)式冷卻器的計算機仿真及優(yōu)化研究.pdf

1、大型工業(yè)用蒸發(fā)式冷卻器是一種將水冷與空冷、傳熱與傳質(zhì)過程融為一體且兼有兩者之長的高效節(jié)能冷卻設備,在工業(yè)領域得到越來越廣泛的應用.目前,在蒸發(fā)式冷卻器的研究和應用過程中,取得了許多有效的成果,但也存在許多急需解決的問題.本文的目的就是通過一系列的理論和實驗研究,對這些問題進行初步的探討,以此促進蒸發(fā)式冷卻器在工業(yè)領域的進一步推廣和應用.首先,本文根據(jù)熱濕交換理論,建立了帶有預冷盤管的蒸發(fā)式冷凝器(管內(nèi)工質(zhì)發(fā)生飽和冷凝)和蒸發(fā)式冷卻器(管

2、內(nèi)工質(zhì)無相變)的傳熱傳質(zhì)微分方程組,在一維假設的基礎上,分別給出其解析解,結(jié)果可以用于工業(yè)蒸發(fā)式冷卻(冷凝)器的設計計算,并編制了相應的設計程序方便工程應用.在解析求解的基礎上,得到了蒸發(fā)式冷凝器盤管外循環(huán)水溫度和冷卻空氣焓值沿冷凝器高度方向分布的解析表達式,從而揭示了兩者的分布規(guī)律.其次,根據(jù)蒸發(fā)式冷卻器的傳熱傳質(zhì)微分方程組,利用龍格—庫塔法對其進行數(shù)值模擬仿真,編制了相應的仿真程序,揭示了蒸發(fā)式冷卻器內(nèi)部溫度和焓的分布規(guī)律,為實際工

3、程的設計和優(yōu)化研究奠定了基礎.本文還通過現(xiàn)場實測,證實管內(nèi)工藝介質(zhì)無相變情況下的數(shù)學模型的合理性和可靠性.為了更好的發(fā)揮蒸發(fā)式冷卻器的結(jié)構的有效性,本文對蒸發(fā)式冷卻器進行了結(jié)構優(yōu)化研究.以換熱量Q最大為目標函數(shù),以換熱面積F和COP為約束條件,展示了蒸發(fā)式冷卻器的一個完整的結(jié)構優(yōu)化設計過程,過程包括:數(shù)學建模,計算機程序的編制等.通過編程計算得到了結(jié)構優(yōu)化參數(shù),結(jié)構優(yōu)化后的冷卻器換熱性能比原設計有了較大幅度的提高,并就各個結(jié)構參數(shù)對蒸發(fā)

4、式冷卻器多個性能指標的影響作了分析.最后,本文還對蒸發(fā)式冷卻器的運行控制模式作了優(yōu)化.以蒸發(fā)式冷卻器的總耗電量P為目標函數(shù),以工藝要求的換熱量Q和結(jié)構參數(shù)為約束條件,建立了蒸發(fā)式冷卻器運行控制模式的優(yōu)化模型,通過編程計算得到了不同運行條件下各股流體流量參數(shù)的優(yōu)化匹配,優(yōu)化后使機組耗能大大降低,還分析流量參數(shù)對蒸發(fā)式冷卻器的換熱性能和能耗的影響.最后,本文提出了運行控制的可行性方案,對提高調(diào)節(jié)的動態(tài)特性和準確度有一定的意義,初步解決了蒸發(fā)