大学生科技创新作品——高温高湿流体废热回收装置模型与模拟分析.ppt

参赛团队：建筑工程学院--换热器实验小组 指导老师：牛永胜 李琼 高温高湿流体废热回收装置模型制作与模拟分析 2012年国家学生科技创新项目结题报告 目 录 项目研究的背景 研究的内容及意义 研究的思路手段方法 项目总结与展望 换热器实验小组 项目研究成果展示 项目研究的背景 换热器实验小组 项目研究的背景 2 1 ● 环境污染严重，绿色节能刻不容缓 ● 余热回收领域技术框架尚不完整 ● 响应国家节能减排规划的政策 ● 煤矿回风存在能源浪费问题 换热器实验小组 研究大背景 换热器实验小组 矿井回风废热利用技术应用现状 矿井回风废热利用技术应用现状 热泵 技术 建筑 采暖 职工 洗浴 井筒 防冻 技术优势 热泵回收系统效率高 系统节能、环保 系统简洁、热泵机组成熟，可靠性较高 换热器实验小组 直接接触式热湿交换研究现状 国外 国内 热湿 交换 ★双膜理论 ★圆管内气液交换 ★湿空气动量守恒方程、焓方程、温度变化方程研究 ★蒸发式冷却器流量，温度效率之间关系 ★湿帘降温系统降温增湿模型 ★喷水室顺逆喷水—空气全热交换 　　模型试验研究现状 研究依据 几何 相似 运动 相似 动力 相似 　回风换热器数值模拟现状 确定模型比例尺寸 Gambit网格划分 Fluent模拟计算 分析得出结论 换热器实验小组 依据现行普通风速（迎风面风速6m/s及以下）矿井回风换热器的热工性能、阻力特性、除尘效率进行模型试验搭建，并提出试验设计方案 应用fluent软件采用DPM模型和多相流模型对温度场、湿度场等进行数值分析，计算出风参数和换热量 矿井回风换热器热湿交换理论研究及换热器热湿交换的影响因素的分析 2 研究的内容和意义 研究的内容 换热器实验小组 研究的意义 ① ② 通过模型试验和数值模拟的研究来指导实际生活中矿井废热的回收从而达到节能减排的目的 3 研究的思路手段和方法 换热器实验小组 3 理论研究与分析 统计数据，综合分析，得出结论 模型试验台制作 理论研究与分析 理论 研究 热湿 交换 理论 热湿交换 数学建模 热湿交换效率 热交换系数 模型试验台制作 模型试验台制作方案图示 基本功能 能在全年实现真实模拟矿井回风换热器热湿处理过程 可以对现行普通低速（迎风面风速6m/s及以下）矿井回风换热器热工性能、阻力特性、除尘效率进行检测测试 换热断面风速在2-12m/s范围内可调，且可实现对矿井回风换热器各项性能进行试验测试 1 2 3 工艺组成 测量控制系统 换热器测试段 空气预处理段 冷热源系统 序号 材料名称 规 格 单位 数量 备注 1 热泵机组（冷热） 制热量25.4KW制冷量22.9kW功率5.2kW 台 1 为了体积更小，要求使用板式换热器。 2 不锈钢板 1220*2440*1.0 张 11 201 3 槽钢 10# 米 12 4 角钢 50*50*4 米 12 5 回风换热喷淋循环泵 流量1.73m3/h,扬程23.2mH2O，功率0.75kW 台 2 6 热泵机组循环泵 流量2.3m3/h,扬程7mH2O，功率0.18kW 台 2 7 末端循环泵 流量4.2m3/h,扬程12mH2O，功率0.75kW 台 2 8 末端换热器 风量2000m3/h制热量28.7Kw,制冷量30.6kW 台 1 9 轴流风机 300~400pa 台 2 主要设备 10 挡水板 11 喷头 个 10 12 加湿器 电极加湿器。加湿量10kg/h 台 1 13 加热器 电加热器，制热量4kW 台 2 14 流量计 毕托管流量计 个 2 测风流量 15 流量计 水表DN25 个 1 测喷淋水量 16 温度表 温度表DN25 个 1 测喷水温度 17 温度计 普通玻璃管温度计 个 2 测风温 18 插板阀 250*250 个 2 19 插板阀 400*400 个 1 20 截止阀 DN32，DN25，DN20 个 若干 21 浮球阀 个 1 22 配电箱 23 自动补水阀 个 2 24 搅拌器 个 1 搭建过程展示 实验设计方案 矿井回风入口湿空气初始干湿球温度 出风口处的干湿球湿度测试和速度分布测试 喷淋水的初终温度的测试 主要 测试 参数 通过 焓差分析和双效率法分析 得出 实验 结论 实验测点布置 基本参数测试点布置图 出风口回风风速、温度测试点 Fluent数值模拟计算 数值模拟 Fluent 简介 模型 假设 DPM 模型 湍流 模型 边界 条件 Fluent简介 模型假设 回风换热器模型中流动的的流体是具有粘性的非理想流体 假设水和空气的各项物性参数为常数，且气流为不可压缩的定常流动 流体的流动假设为湍流流动，既