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國外冷卻塔研究進展

國外冷卻塔研究進展

1912年首臺自然通風冷卻塔在荷蘭建成,此后冷卻塔開始進入工業應用,對冷卻塔傳熱特性的理論和實驗研究也逐漸深入。

冷卻塔.png

1925年,Merkel在傳熱計算式中加入劉易斯式,選取飽和濕空氣與主流空氣間的恰差為驅動力,推導了傳熱關系式,從燴差的角度說明了冷卻塔的傳熱傳質機理,并成為以后很多學者研究冷卻塔的理論依據。

1956年,Snyder在Merkel的燴差法應用于橫流塔的換熱計算中,假定水溫與飽和空氣燴之間為線性關系,計算橫流塔中不同平均溫度下飽和濕空氣的燴值,得到了總燴傳遞系數。

1961年,Baker和 shryock嘗試建立了研究冷卻塔換熱過程的普適模型。闡明了冷卻塔和填料的特性變化曲線,得出了不同條件下對應的工況點,并將此解析模型應用于橫流塔。

1976年,Kelly根據橫流塔中水風流動方向與逆流塔不同,結合其傳熱傳質特性,在計算分析中應用燴差法,并簡化了空氣流動過程,忽略了濕空氣其他參數,只考慮空氣的燴,對填料區域采用二維網格模型,分析計算橫流塔的傳熱傳質過程。

1983年,Sutherland完善了Merkel燴差法,研究了蒸發帶走的水量對計算結果的影響。研究表明,冷卻塔的尺寸計算結果是,Merkel給差法的計算結果比實用中的測試值大;考慮水損失的方法計算精度更高。

1988年,D·J-Benton等依據填料塔的傳熱傳質過程,對各環節的傳遞方程,用有限積分法進行推導,得到了更準確的數學模型。

1992年,B.Givoni提出了自然通風噴霧型冷卻塔,在原有自然通風冷卻塔型冷卻塔的基礎上在冷卻塔下部增加了噴霧裝置,提高了塔的整體冷卻能力,并探討了空氣溫濕狀態對冷卻效率的影響。

1996年,M.A.AL-NIMR提出了一個描述逆流冷卻塔動態熱行為的數學模型,考慮了顯熱和潛熱傳遞過程。由此模型,在穩態條件下,推導了設計塔高的數學指標,并可使熱流體得到充分冷卻。

1988年,Jacek Blocki對柱承雙曲線形簡體進行了熱應力分析,在實測數據的基礎上,主要研究了塔底部的熱應力集中的問題,為冷卻塔的工程設計提供有益參考。

1998年,BEDEKAR等研究了機械通風逆流冷卻塔中薄膜填料,在5個熱水流量、5個進風速度和4個進水溫度組合的100種工況下,研究了冷卻效率與出塔水溫的關系,結果表明:隨水氣比增加,冷卻塔的冷卻效率呈下降趨勢,即氣水比越大,出口水溫越高。

2000年,Goshayshi等研究了在順排和叉排及不同橫縱節徑比的條件下,塔中的傳質特性和壓降特性。根據測量結果,擬合了傳質系數和壓損關于噴淋量和空氣質量流量的數學表達式。

2005年,Kloppers等以填料為研究對象,對三種類型的填料分別進行了實驗分析,擬合了Me和填料高度關于熱水體積力流量、空氣的體積流量和水進口溫度的數學關聯式。

2009年,Lemouaril24等對橫流塔進行了實驗研究,擬合噴淋量和空氣體積流量與傳質系數的數學關系式。實驗結果表明,噴淋量不變,隨空氣流量增大,水的蒸發量呈現先增加后趨于穩定的趨勢。

2010年Lemouari等對冷卻塔中管束PR布置和BDR布置兩種布置方式進行了實驗研究,表明兩種不同布置方式各有利弊,前者冷卻效率高,后者可冷卻的水量多。

2012年,Chen等針在總結了前人研究后,在熱水溫度37°C~43℃,環境空氣濕球溫度21°C~26℃,氣水比0.5~0.8時,擬合出冷卻數關于噴淋密度、氣水比和進塔水溫的數學關聯式,跟前人擬合的關聯式相比,其計算結果精準度更高。

2014年,Wanchai Asvapoositkul等人,對干濕聯合冷卻塔進行了數值計算和實驗分析,比較了不同工況下冷卻塔的換熱性能和能效比。對這類冷卻塔的生產制造,提供了寶貴的技術資料。

2015年,Pranab Kumar Mondal等基于自然通風濕式冷卻塔的實驗研究,主要研究了橫風對冷卻能力的影響。在橫風作用下,得到了進口水溫、進口水流量和風速對溫降、冷卻效率及塔特征比的影響,發現有橫風時溫降和冷卻效率分別降低4%、4.5%。

2016年,Joao C.Pozzobon等人,按照與真實橫流塔1:20的蒸發量,建立了實驗裝置,研究了多孔介質型捕霧器在橫流塔中的收水效果,結果表明使用諸如泡沫金屬之類的非結構化材料可以顯著提高收水效率。

橫流冷卻塔.png

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