高湿排风热质传递模型及不可逆换热过程分析
樊思雨1
陈世强2
李瑾3
黄敏华3
吴世先4
刘纯玉5
吴涛6
戚子特6
1.湖南科技大学 土木工程学院,湖南 湘潭 4112012.湖南科技大学 土木工程学院,湖南 湘潭 411201;湖南科技大学 资源环境与安全工程学院,湖南 湘潭 4112013.湖南科技大学 资源环境与安全工程学院,湖南 湘潭 4112014.湖南科技大学 资源环境与安全工程学院,湖南 湘潭 411201;桂林航天工业学院 能源与建筑环境学院,广西 桂林 5410005.桂林航天工业学院 能源与建筑环境学院,广西 桂林 5410006.冀中能源股份有限公司 东庞矿,河北 邢台 054000
摘要：如何高效提取矿井排风中蕴含的大量低品位能量,是工程领域内关键问题.针对喷淋式扩散塔热回收装置内,高湿排风与低温喷淋水的热质传递问题,构建并求解了基于传质单元数(NTUm)与刘易斯数(Le)的热质传递理论模型,开展了高湿排风与低温喷淋水直接接触式热质传递试验.运用(火积)耗散理论,明确了热质传递的实际不可逆换热过程,并揭示了Le与(火积)耗散热阻之间的相互关系.研究结果表明:高湿排风与低温喷淋水的热质传递过程具体表现为减湿冷却过程和类等湿冷却过程.NTUm>0.1,高湿排风进行减湿冷却,经低温喷淋水换热后,最大温差可达到6.3℃,含湿量差为3.12 g/kg,该过程中Le偏离于1,Le与(火积)耗散热阻呈正比关系,当Le逼近于1,(火积)耗散热阻逼近于0,可达到最优换热效果;NTUm<0.1,高湿排风进行类等湿冷却,主要表现为高湿排风经过减焓冷却达到饱和状态后,空气状态沿饱和线变化直至换热完成,且排风出口温度接近于排风进口露点温度.值得注意的是,类等湿冷却过程中热质传递(火积)耗散热阻远大于减湿冷却过程,高湿排风进行减湿冷却更有利于热质传递.在设计喷淋式扩散塔热回收装置时,为使换热单元内高湿空气进行减湿冷却,实现热湿能量的高效提取,风流速度应不大于4 m/s,水气比不低于0.2.
关键词：高湿排风热质传递传质单元数刘易斯数火积耗散热阻
分类号：TD724(矿山安全与劳动保护)TU834(房屋建筑设备)
资助基金：国家自然科学基金(51774134)交通运输行业重点科技资助项目(2021-MS5-126)湖南省研究生科研创新资助项目(QL20210235)
论文发表日期：2023-06-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 2475-2483 )
英文信息