基于ENTRANSY的高湿空气与喷淋水热湿传递机理研究

基本信息
批准号:51408182
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:鲍玲玲
学科分类:
依托单位:河北工程大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王景刚,王建强,任晓芬,张俏倩,石珍珍,董华昌
关键词:
高湿空气热湿传递能量回收“火积”耗散
结项摘要

Heat and mass transfer between high relative humidity air and spray water which is driven by some potential power is a non-linear and irreversibly thermal process and is also an interdisciplinary and cross-disciplinary research subject which includes Fluid Mechanics, Heat and Mass Transfer, Thermodynamics, etc. As the sophistication of heat and mass transfer between the high relative humidity of the air and spray water, some basic science theories, the mechanism and efficiency of heat and mass transfer, etc., must be further clarified and analyzed by utilizing interdisciplinary approaches and subjects, such as Irreversible Thermodynamics, Thermal Fluid Mechanics. This project adopt these subjects to research the mechanisms of heat and mass transfer between the high relative humidity air and spray water, and the research includes: adopting the principle of the entransy dissipation to research the law of the high relative humidity air’s heat and mass transfer and the mechanisms of the heat and mass transformation; researching the nonequilibrium and irreversibility issue, the entransy dissipation and the transmitted capacity by thermal analysis; and simulating the process of the heat and mass transfer by numerical approaches; designing and constructing the simulated experiment facilities so as to proceed the relevant experiments; presenting the effective tool to analyze the process of the high relative humidity air’s heat and mass transfer and enhancing the heat transfer efficiency. This project looks forward to propose a new theory to depict the process of heat and mass transfer between the high relative humidity air and spray water. The research achievements which will improve the relative humidity air’s heat and mass transfer efficiency and effectively recover the high relative humidity air’s waste heat resources have an important theoretical and practical significance.

高湿空气与喷淋水的热湿传递是一个多驱动力作用下的非线性不可逆热力过程,属跨学科交叉研究课题。由于高湿空气与喷淋水热湿交换的特殊性,热湿传递机理和传递效率等一些基础科学问题有待进一步阐明,需要采用包括热科学等在内的多学科交叉方法进行研究。本项目采用不可逆热力学、传热传质学、热流体学等多学科交叉方法开展高湿空气与喷淋水热湿传递机理研究,研究内容包括:基于“火积”耗散理论的高湿空气与喷淋水热湿传递规律和相互转化与影响机理研究;热湿传递过程中“不平衡”及“不可逆”因素的热学分析,传递过程的“火积”耗散损失和输送能力研究;热湿传递过程的数值模拟研究;设计搭建模拟实验装置并进行相关实验;提出高湿空气热湿处理的有效分析工具和提高热湿传递效率的热科学方法。本项研究以期对高湿空气与喷淋水的热湿传递过程做出新的理论描述,所取得的研究成果对提高高湿空气热湿处理效率及高湿空气能量回收具有重要的理论和现实意义。

项目摘要

本项目围绕提高喷淋室湿空气与喷淋水热湿交换效果问题,针对高湿空气与喷淋水的热湿传递机理,立足热力学参数“火积”及“火用”在传热传质基础的研究,首先通过实验发现了水滴碰撞壁面对换热影响不可忽略的条件,发展了气-水逆流热湿交换耦合二维水滴运动规律的数学模型,与实验结果对照良好。为得到系统优化方法,在分析现有热力学参数在评价高湿空气与喷淋水热湿交换过程的不足的基础上,通过引入热力学参数“火积”,发展了用于描述气-水热湿交换的“火积”耗散模型,详细分析了气-水热湿交换过程中“火积”耗散损失情况,以“火积”耗散损失最小、“火积”耗散热阻最小为原则,发现了存在理想热湿交换过程,并提出了用于评价系统热力学完善度的参数。得到了优化水气比方程的表达式,并以此为指导原则,通过模拟正交试验进一步对喷淋室结构、喷淋布置等参数做了优化,得到了优化参数组合,本项目为喷淋室设计奠定了良好基础,得到了一系列数学模型、判据以及计算程序,其后续研究有望深化理论并指导其工程应用。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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