燃气机热泵隔声通风技术研究.pdfVIP

燃气机热泵隔声通风技术的研究 天津大学热能研究所 任勇 杨昭 摘要：燃气机热泵是节能环保新技术，整机噪声过大是制约其进一步推广的一个重要因素。采用隔声罩 是解决燃气机热泵整机噪声的一个有效措施，但也产生了罩内热量积聚并致使内部温度升高的问题。本 文针对隔声罩提出了一种新的隔声通风方案，设计了罩内的气流组织，计算了隔声罩的理论通风量，模 拟了罩内的空气温度场和速度场。结果表明，该隔声通风方案能够及时有效地排出隔声罩内的热量。 关键词：燃气机热泵，隔声罩，通风，数值模拟 0、引言 燃气机热泵是以天然气为能源的压缩式燃气热泵系统。它是通过高效天然气发动机正循环驱动压 缩机实现高效逆循环的联合循环系统，其中逆循环可回收正循环发动机冷却及排烟废热，并可充分利用 工业余热、太阳能、地热能以及贮藏在自然环境中的低温热量。其在一次能源利用率、改善电力负荷等 方面，具有明显优势。[1-4]但是，燃气机热泵噪声问题是制约其大范围推广的一个重要因素，所产生的 噪声对人体的生理和心理产生不良影响，形成噪声污染。隔声罩是一个设置在发动机和压缩机等部件上 的罩形装置，有良好的隔声、吸声作用[5]，但由于隔声罩的存在，使发动机排烟管产生的热量不能及时 排走，加速了橡胶部件的老化，也存在燃气泄漏不能及时排走的危险。所以，有必要对隔声罩进行通风， 以便及时排走内部积存的热量。并在燃气泄漏时起到事故通风的部分作用，提高系统的安全性。 1、隔声罩通风量理论研究 隔声罩通风量理论研究的目的是根据罩内的主要发热部件——发动机排烟管所散发出的热量，计 算确定能将该热量排除的通风量，保持罩内温度不变并处于安全水平。 图1 隔声罩外形图 本文设计的通风方案是从压缩机边进风，从隔声罩右上角排风，这样可以尽可能的保证空气流过 整个隔声罩内部，也能保证气流以横掠排烟管的形式流动。 为明确计算条件，本文作以下几点假设： （1）通道来流空气垂直于发动机烟管轴线方向从外部掠过； （2）发动机排烟管以对流换热和辐射换热的形式向罩内空气释放热量，其中辐射换热部分经过多 次传递之后最后都被罩内空气带走； （3）由于隔声罩外壁采用了隔热材料，所以假设罩外壁是绝热壁，并且罩壁内表面温度保持恒定； （4）假设罩内空气和罩内壁面温度相同； （5）假设罩内发热部件只有发动机排烟管，发动机和压缩机由于发热量很小在理论计算时不考虑。 1.1 发动机排烟管散热量 发动机排烟管散热量包括以对流换热和辐射换热两种形式向罩内空气释放的热量，应分别计算。 1.1.1 发动机排烟管对流散热量 空气横掠冷却发动机排烟管可以利用文献[6]提供的相关公式进行计算： 按照准则关联式： n hd ud n 1/ 3   1/ 3 Nu C Re Pr C  Pr （1） λ ν   所以有 n ud   1/ 3 C  Pr λ ν   h （2 ） d 式中：Nu ——努塞尔（Nusselt ）数，Nu hd / λ； h——对流换热系数，W /(m2 ⋅K ) ； d——排烟管外径，m ； λ——流体的导热系数，W /(m ⋅K ) ； C、n——由实验确定的常数； Re ——雷诺（Reynolds ）数，Re ud /ν u——