低溫余熱發(fā)電模型中EHD強化凝結換熱效應研究.pdf

1、EHD (Electrohydrodynamics)強化換熱，是指在流體中施加一電場，利用電場與流體中的流場、溫度場相互耦合而使換熱系數(shù)增加，從而提高換熱效率的一種主動強化換熱方法，近年來成為國內(nèi)外學者廣泛關注和潛心研究的重要課題之一。在換熱器中采用 EHD 強化凝結換熱技術，可以減小換熱面積，解決其體積龐大問題。本文以回收低溫余熱源的低溫余熱發(fā)電模型為基礎，以解決低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)中存在的換熱器溫差小、換熱能力差等關鍵技術問題為主要目的

2、，開展了 EHD 強化凝結換熱效應的實驗及理論研究。 本文在對國內(nèi)外相關領域進行了充分調(diào)研的基礎上，針對低溫余熱發(fā)電特點，自行設計、組裝了以R11為工質(zhì)、由蒸發(fā)器、 EHD 冷凝器、渦輪機—發(fā)電機組等主要部件組成的熱力系統(tǒng)模型。對低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的研究結果表明：以低沸點介電流體為工質(zhì)可以構建低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，但存在發(fā)電效率低等問題。針對這一實驗模型進行了 EHD 強化凝結換熱及發(fā)電的實驗研究。實驗數(shù)據(jù)顯示：在相同換熱面積和相同工

3、質(zhì)流量條件下，在冷凝器內(nèi)對換熱流體施加高壓電場，凝結換熱系數(shù)隨著外施電壓的升高而增加。在有電暈放電的情況下，凝結換熱系數(shù)增加加快。 論文從靜電場強化換熱理論出發(fā)，建立了表征 EHD 冷凝器中電極間的溫度場、電場和電流體力場模型，分別對電場分布、兩相流中的凝結過程以及所分析場域的電場力分布進行了數(shù)值模擬。利用介電流體的受力不均勻性，對場域空間內(nèi)流體所受電場力進行了分析。結果表明：電場會引起介電流體的不穩(wěn)定性，導致管壁膜狀凝結轉變?yōu)?/p>

4、珠狀或準珠狀凝結：電場也可引起場域空間氣體的“紊流”并導致?lián)Q熱的增強。最后從流體在電場作用下的受力情況對 EHD 強化凝結換熱機理進行了理論上的探討，并對實驗結果進行分析，得出 EHD 技術對介電流體的凝結換熱有明顯強化效果的結論。 該項研究的實驗模型不僅可以利用在低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，而且對地熱、太陽能及海洋溫差發(fā)電均有參考價值。論文中所研究的 EHD 強化凝結換熱技術是低溫余熱發(fā)電工程中一個具體應用，為 EHD 強化換熱技術的實