紧凑型防白雾冷却器的研究

论文摘要

在科技与经济快速发展的今天,往往会有一些特殊的场合,对设备有特殊的要求。地下冷却器就是基于这种特殊要求而开发出的新产品,由于使用于地下,它对紧凑性要求和环境协调要求比一般情况更高。本文是国内首次开发与使用地下冷却器,在国际上也只有日本有过一次开发经验。本文主要开展了以下具体工作:第一,通过对设计开发的宏观考虑,确定了以蒸发冷却器为换热主体段,并分析了设计中的难点:为了保护环境考虑的白雾防止以及可以进一步提高蒸发冷却器冷却能力的降膜蒸发。第二,通过对湿式冷却器白雾形成机理进行分析,根据白雾形成机理讨论了各种防白雾方案及其各自的适用场合,并对各种方案进行公式推导。第三,设计并搭建了用于研究翅片间降膜性能的实验台,通过图像拍摄和统计分析的实验方法,得出一套多翅片耦合,有迎面风吹时的降膜理论。第四,提出了一种将经济性指标与防白雾理论结合进行总体设计,配合各换热段设计模块进行迭代设计的最优设计方法,该方法可适用于多种形式冷却器的设计。第五,设计了一套地下紧凑型防白雾冷却器。该冷却器具有紧凑、环保、节能、运行可靠的优点。第六,针对冷却器建立分布参数数学模型,选用麦夸特法+通用全局优化法算法编写一套基于1stOpt 1.5软件的仿真程序。利用系统仿真程序对冷却器的结构及运行工况进行研究,分别提出了设计优化方案及运行控制策略。第七,设计冷却器实验样机并对样机进行湿式和干式两组23个运行工况点的热力性能实验。通过对实验过程的观察及实验结果与仿真结果的比较提出冷却器设计中可进一步改进的措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 空冷和水冷方式的比较
• 1.1.2 各种空冷器的比较
• 1.2 研究与发展现状
• 1.2.1 降膜蒸发理论研究现状
• 1.2.2 蒸发冷却技术研究现状
• 1.2.3 蒸发式冷却器白雾形成及防止研究现状
• 1.3 本文的工作内容
• 第二章 冷却塔防白雾研究
• 2.1 概述
• 2.2 白雾产生的机理
• 2.3 白雾防止型冷却塔
• 2.3.1 干湿段串联的白雾防止型冷却塔
• 2.3.2 干湿段并联的白雾防止型冷却塔
• 2.4 不同防白雾形式的比较
• 2.4.1 干、湿换热段不同组合方式的比较
• 2.4.2 不同冷却水进水方式的比较
• 2.5 本章小结
• 第三章 多翅片耦合的风吹表面水膜覆盖率研究
• 3.1 概述
• 3.2 实验目的
• 3.3 实验装置及测量方法的介绍
• 3.3.1 实验装置介绍
• 3.3.2 测量方法介绍
• 3.4 实验结果的分析及讨论
• 3.5 本章小结
• 第四章 降膜蒸发防白雾冷却器设计
• 4.1 概述
• 4.2 冷却器总体设计
• 4.3 冷却器湿段设计
• 4.4 冷却器干段设计
• 4.5 冷却器设计技术要求
• 4.5.1 主要技术数据
• 4.5.2 运行环境
• 4.5.3 设计气象参数
• 4.6 设计结果
• 4.6.1 外形及风道
• 4.6.2 翅片管选型
• 4.6.3 冷却器总体计算结果
• 4.7 本章小结
• 第五章 冷却器的集成优化及控制策略研究
• 5.1 概述
• 5.2 基于15TOPT 1.5 的冷却器系统仿真程序
• 5.2.1 冷却器数学模型的建立
• 5.2.2 15topt 1.5 软件的介绍
• 5.2.3 算法的介绍
• 5.3 冷却器结构因素对其性能的影响及冷却器的集成优化
• 5.3.1 冷却器翅片管材料对整体性能的影响
• 5.3.2 冷却器翅片管结构对整体性能的影响
• 5.4 运行参数对冷却器性能的影响研究
• 5.4.1 喷淋水量及喷淋水温对冷却器整体性能的影响
• 5.4.2 进口水温及进口水流量对冷却器整体性能的影响
• 5.4.3 大气压力及风量对冷却器整体性能的影响
• 5.4.4 进口空气干湿球温度对冷却器整体性能的影响
• 5.5 冷却器的控制策略研究
• 5.5.1 启停顺序控制
• 5.5.2 运行过程开关及变频控制
• 5.5.3 故障报警控制
• 5.6 本章总结
• 第六章 冷却器样机的性能实验研究
• 6.1 概述
• 6.2 实验目的
• 6.3 实验样机及实验系统的介绍
• 6.3.1 实验样机的介绍
• 6.3.2 实验系统的介绍
• 6.3.3 实验装置与测试方法
• 6.4 实验结果与讨论
• 6.4.1 实验及其结果
• 6.4.2 实验结果及分析
• 6.5 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 附录3
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 上海交通大学学位论文答辩决议书