提升旋转式空气预热器热效率之探讨.pdfVIP

堙道氟侧}助燃空氟侧滚翰基髓 图1旋转式空气预热器示意圈 and 究，发表了不少的著述[2—7]，而其中又以Lamberston[3]，BahnkeHoward[5]，及 Mondt[6]曾提出较完整的数值解法，以有限差分法来求解其于有限转速及有限纵向热 LeersumandAmbrose 质传问题，并将结果应用于固体除湿冷御空调系统之中。而Van and [10]以及Lai，ShihChuah[11]则将热质传问题做出实验数据与有限差分的数值解 做比较。至于其他的相关研究亦有“[12]求解热交换器中流体与滚轮基体的温度分布 情形，以及Skeipko[13]利用分离变数法来解能量方程式，以求得滚轮基体在考虑纵向热 and 传道所造成的影响。尔后AtriaDSilva§[14]更将滚轮基体圆周向的热传道加人数学 模式中，但是这仍仅止于二维的研究。图2．为本研究所要探讨的四流道旋转式空气预热 器，本研究考量。若是将两股冷热交叉对流的流体再增加一次交叉对流的热交换机会，即 图2四流道旋转式空气预热静示意圈 是将旋转式空气预热器由传统的二流道改为四流道，探讨其对热交换效率的影响。 一606— 图3座标系统示意圈 二、统御方程式与无因次化 为方便数学模型的建立，图3．为旋转式空气预热器座标系统之图示，而统御方程式 乃基于以下各点假设，模拟其热传递的现象。假设如下：(1)两热交换流体为交叉流 形式。 (2)滚轮基体于纵向、圆周向及径向等三方向的热传道系数为有限值。 (3)两热交换流体及滚轮基体之各热力性质为定值，且不随温度与时间改变。 (4)两热交换流体于运转当中，不考虑因滚轮旋转所造成的夹带现象或其他溲漏情 形，即尽量视同在低转速中进行操作。 (5)流体与滚轮基体之间的热对流系数为定值。 (6)流体之进口截面温度为均匀分布的定值。 (7)流体进出口截面处不考虑热对流的热传量。 (8)假设旋转式空气预热器为绝热，即其与环境间没有热交换的现象。 (9)为非常规律且周期性的稳态操作。 由以上各点之假设，基于能量守恒的原则推道旋转式空气预热器的统御方程式，以 及各边界条件。在此分为烟道气(GAS)及助燃空气(AIR)两侧来表示，而各侧又包含流 体和滚轮的能量方程式分别表示如下，首先是烟道气侧流体之能量方程式： c驷等：一半(瓦一t) (1) 其中Cgas是烟道气之热容流率，为比热乘以质量流率而来；Tx为烟道气温度；(M)菇 为烟道气之热对流系数与热传面积之积；￡为滚轮的厚度；而n则是滚轮基体温度。 又烟道气侧滚轮之能量方程式表示如下： 2巧C,￡0∞I,=糌(t圳屿旁+ko南呐卦等)(2) 一607一 兵甲Cr为滚轮基体之热答流翠，为滚轮基体之比热乘以其滚轮质量以及转速而来； Afr为滚轮横向截面的面积；舻，石则为烟道气于滚轮横向截面的面积；而ky，kq及kr则分 别为滚轮三方向之热传道系数。以下重复出现之符号不再说明。 在烟道气侧的另一边则是助燃空气侧，而其流体之能量方程式为： c“，鲁=一毕(L刮 (3) 其中Cair是助燃空气之热容流率；‰为助燃空气之温度；(hA)rg为助燃空气之热对 流系数与热传面积之积。 又助燃空气侧滚轮之能量方程式表示如下： 2丌砸C,aT,=糌cn圳+kr挚地专鲁峨岳(r等) ㈩ 其中Ap，／1,则为助燃空气于滚轮横向截面的面积；由于两侧流体之进口温度分布为 均匀，故其边界条件可表示为： tIfn／et=咒，‘=constant，瓦I舶=咒．i=constant