低溫余熱發(fā)電模型中EHD強(qiáng)化凝結(jié)換熱效應(yīng)研究.pdf

1、EHD (Electrohydrodynamics)強(qiáng)化換熱，是指在流體中施加一電場(chǎng)，利用電場(chǎng)與流體中的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)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(dòng)強(qiáng)化換熱方法，近年來成為國內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注和潛心研究的重要課題之一。在換熱器中采用 EHD 強(qiáng)化凝結(jié)換熱技術(shù)，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(chǔ)，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(guān)鍵技術(shù)問題為主要目的

2、，開展了 EHD 強(qiáng)化凝結(jié)換熱效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)及理論研究。 本文在對(duì)國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行了充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，針對(duì)低溫余熱發(fā)電特點(diǎn)，自行設(shè)計(jì)、組裝了以R11為工質(zhì)、由蒸發(fā)器、 EHD 冷凝器、渦輪機(jī)—發(fā)電機(jī)組等主要部件組成的熱力系統(tǒng)模型。對(duì)低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的研究結(jié)果表明：以低沸點(diǎn)介電流體為工質(zhì)可以構(gòu)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(duì)這一實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行了 EHD 強(qiáng)化凝結(jié)換熱及發(fā)電的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)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(duì)換熱流體施加高壓電場(chǎng)，凝結(jié)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(jié)換熱系數(shù)增加加快。 論文從靜電場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)、電場(chǎng)和電流體力場(chǎng)模型，分別對(duì)電場(chǎng)分布、兩相流中的凝結(jié)過程以及所分析場(chǎng)域的電場(chǎng)力分布進(jìn)行了數(shù)值模擬。利用介電流體的受力不均勻性，對(duì)場(chǎng)域空間內(nèi)流體所受電場(chǎng)力進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：電場(chǎng)會(huì)引起介電流體的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致管壁膜狀凝結(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

4、珠狀或準(zhǔn)珠狀凝結(jié)：電場(chǎng)也可引起場(chǎng)域空間氣體的“紊流”并導(dǎo)致?lián)Q熱的增強(qiáng)。最后從流體在電場(chǎng)作用下的受力情況對(duì) EHD 強(qiáng)化凝結(jié)換熱機(jī)理進(jìn)行了理論上的探討，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得出 EHD 技術(shù)對(duì)介電流體的凝結(jié)換熱有明顯強(qiáng)化效果的結(jié)論。 該項(xiàng)研究的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒粌H可以利用在低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，而且對(duì)地?zé)?、太陽能及海洋溫差發(fā)電均有參考價(jià)值。論文中所研究的 EHD 強(qiáng)化凝結(jié)換熱技術(shù)是低溫余熱發(fā)電工程中一個(gè)具體應(yīng)用，為 EHD 強(qiáng)化換熱技術(shù)的實(shí)