228-一种适用于浴池废气蒸发器的模型提出及应用.pdfVIP

一种适用于浴池废气蒸发器的模型提出及 应用 李慧星 何伟轩 冯国会（沈阳建筑大学） 摘要：随着能源短缺、空气恶化问题的日益严重，环境问题也引来越来越多大众的视野。 能源储备量的快速减少，使得余热回收成为解决能源短缺的重要技术手段。高校浴池作为校 园建筑的重要部分，有着余热量大、人流密集、能源消耗大等特点，从分析浴池废气排放形 式及排放位置出发，结合强化换热的三种技术手段，提出了“Z”字形双折式废气蒸发器。运 用数值模拟的手段，针对废气蒸发器翅片角度和翅片间距两参数进行模拟分析，通过模拟得 出翅片表面的努赛尔数。提出了新型高校浴池废水-废气双源热泵。热泵污水处采用沉浸式 蒸发器，外窗搭建废气蒸发器达到废热回收和排风口二合一的作用，为公共辅助服务类建筑 节能起到了新的思路。 关键词：高校浴池 废气蒸发器 数值模拟 0 引言 矿物能源等其他不可再生能源的枯竭，导致各种环境问题的显现。而解决能源的途径 无非两种：一是开发新的能源、二是提高能源利用率。当下人们多注重可再生资源的发现 和利用，一次能源的对据相关研究表明比开源更为重要的是节流。减少一次能源的不必要 浪费，进行余热回收将能源回收利用（如，废水、余热、余压等）作为当今节能的重要手 段[1]。 高校作为典型人群密集场所，属于较为特别的公共建筑。我国现有高等院校约2400 所，在校大学生人数有2885.3 万人，其公共浴池是高校中的耗能 “大户”。目前针对高校 浴池余热回收基本针对废水部分的热量进行回收研究，而往往忽略了浴池内存在的大量高 温水汽。热泵技术的快速发展，有效回收了大量低品位热量，我国在近10 年间通过热泵对 浴池污水余热回收发展较快，但对其废气热量回收的研究几乎空白。 基于高校浴池废气排放方式和及排放位置，提出 “双折式”百叶窗换热器结构模型。 运用Fluent 模拟软件，对空气蒸发器结构对空气流动的影响研究分析。通过调整翅片之间 的距离、翅片角度、翅片大小、翅片密度等参数，使得空气能够以最优的方式与高效蒸发 器接触，促进空气在翅片之间的流动，减少流动的阻力，从而提升对流换热能力；确定最 优的就够模型，使空气在自然对流条件下或是消耗最小动力条件下的对流。 1 换热器的基本理论 蒸发器是热泵系统的重要组成部分之一，热泵循环中压缩机性能确定的情况下，如何 设计一个适用于自身环境切合的蒸发器尤为重要。根据被冷却的介质的种类不同，蒸发器 可分为两大类：一是冷却液体载冷剂的蒸发器。另一种是冷却空气的蒸发器。对于高校废 气的利用使用冷却空气蒸发器。冷却空气蒸发器按照管外驱动力不同的情况可分为：自然 对流与强迫对流两大类。冷却蒸发器一般为管内蒸发，由于管外侧空气的导热性能差，常 采用加翅片的形式来增加传热面积，从而增加管外壁与空气的对流传热系数。本文内容采 用强迫对流形式，蒸发器安装在浴室排风口位置，室内废气用风机输送出室外。 忽略蒸发器与周围环境的热损失，则冷流体所吸收的热量和热流体所放出的热量守 恒，热平衡方程为： Q M C (t =−t ) M C (t =−t ) KA=∆t 1 1 1 1 2 2 2 2 m 式中：M 为流体的质量流量，kg/s ；C 为流体的定压比热，kJ/( kg·K) ；t 为流体温 度，℃上角标“ ”表示进口端温度；上角标“ ”表示出口端温度；下角标“ 1”表示热流体； 下角标“2”表示冷流体 Q 为热负荷，W ；K 为蒸发器任意单元的表面传热系数， W/(m2 2 ·℃)；A—传热面积，m ；Δtm 为传热面处的平均对数温差，℃。 对数平均温差： t ∆t ∆ − ∆t m ∆t ln ∆t 翅片管蒸发器在实际工况下与水蒸气进行换热，水蒸气稀释出水珠形成水膜，蒸发器 为全湿状态，蒸发器翅片表面与