空气与水膜在温差和浓度差的共同作用下进行热质交换时,其气一水界面与管外表面的 交换面积比率为fw。w.Zalewski等人通过对管间流态的分析,给出了fw的计算公式:
fw=1+(2-ξ)s2-d0B*
πd0
式中ξ ——参数,取决于管间结构参数;
B*——无因次系数。
对顺排管束,ξ的取值为1.0;对叉排管束,ξ取决于水平横向管心距s1和垂直纵向管心距s2,其计算公式为:
ξ=2s2/(2s2+s1)
B*受垂直相邻管间水流形成的流动状态的影响,空气和水膜间热质交换面的大小也有 所不同,即片状流>柱状流>滴状流。当流动状态为片状流时,B*达到较大值为2 。
强化蒸发式冷却或冷凝器传热,就是强化水一气界面的传热传质,通常可通过提高气一 水界而交换面积比率来实现,如增加额外的气一水界面交换面积如填料,另一方面也可通过 改变管型或改变管子表面性质来达到。
华南理工大学实验时选用了广州马利冷却塔公司生产的MC75填料,如图2- 37所示。 该填料是用0.38mm厚、抗紫外线及抗化学腐蚀的聚氯乙烯材质经热塑真空吸塑成形及交叉 叠合而成的,每片结构形状为45度倾斜波纹。用于实验的填料尺寸规格为:720mm× 420mm×110mm,共3块。填料的安装位置如图2-38所示。
试验时在保证蒸发式冷凝器具有相同空气进口湿球温度24.1℃和喷淋密度0.047 kg/m.s的条件下,调节风机变频器,测定了不同频率下有填料和没有填料时蒸发式冷凝器 的传热性能。
图2 - 39给出了总传热系数K的结果比较。 从该图可知,有填料蒸发式冷凝器的总传热系数 提高了,K的提高幅度为27.92~61.89W/m2.K, 提高比率为7.2%~16.9%,试验时总传热系数较 大值为428.42 W/m2.K。可见,填料层的加入有 效地提高了蒸发式冷凝器的总传热系数,也就是 说,强化了蒸发式冷凝器的传热过程。
图2-40给出了管外空气对流传热系数hwa的 结果比较。从该图可见,有填料层的蒸发式冷凝 器空气传热膜系数也提高了,传热膜系数提高幅 试验时在保证蒸发式冷凝器具有相同空气进口湿球温度24.1℃和喷淋密度0.047 kg/m.s的条件下,调节风机变频器,测定了不同频率下有填料和没有填料时蒸发式冷凝器 度为48. 95~86. 28W/m2.K,提高比率为29. 6%~66. 3%,较大值为218.17W/m2.K。原 因在于填料层的加入,促进了水膜和空气的热质交换,提高了空气的利用效率,进而提高了空气的对流传热系数。
从上分析可知,填料层的加入有效地强化了水一气界面的传热,提高了空气的对流传热 膜系数,进而提高了蒸发式冷凝器的整体传热效果。