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陶瓷蓄热体换热性能和阻力性能的实验研究(2)

作者:管理员 来源: 日期:2017-2-20 14:23:34
陶瓷蓄热体换热性能和阻力性能的实验研究(2)
    

           

    2.3 待测参数和测量点布置

    实验需要测量的参数有:热、冷空气流量Gf, Ga;空气流过蓄热体前后静压差ΣΔp=p1-p2;热、 冷空气出入蓄热体的温度tf、tf′、ta、ta′。 测量点布置如图3。流量通过转子流量计读出 温度用热电偶测量。

    2.4 实验流程

    以方孔蜂窝蓄热体为例,六边蜂窝和球体测量与方孔蜂窝相同,但放入球体时,应保证球体在蓄热室内紧密堆积,两蓄热室内球体数量尽可能相等。

    2. 4. 1 不同蓄热体的阻力测量

    打开阀B,启动风机5、空压机6,控制脉冲发生器使阀CFHI保持常开,DEGJ保持常关。通过调节阀B开度得到不同的冷风量。实验时空气温度 ta=24℃。

    2. 4. 2 不同蓄热体换热系数测量

    阻力系数测量完成后,启动风机1,加热器2,电 流互感器3,并开阀门A。调节脉冲发生器7使换向阀C-J每间隔一定时间T(换向周期)后动作一次, 冷、热空气交替流经每个蓄热室,通过蓄热体进行换 热。热空气进口温度tf通过调节加热电流来控制。 冷空气温度ta即环境温度。通过变频器和阀门A、B 可以调节冷,热空气流量,测出从换热器出来的空气 温度tf′、ta′。由于它们随时间周期性变化,每隔T 5记录一次。计算时采用它们对时间的平均值。

        

    3 试验结果和理论分析

   3.1 不同蓄热体阻力特性分析

    换热器阻力ΣΔp由五部分组成:空气流入蓄热体时,由于流通截面缩小产生的阻力Δp1,空气流过蓄热体时的阻力Δp,空气流出蓄热体时因截面突扩 的阻力Δp1′。空气流入和流出蓄热室和管道连接的 渐扩渐缩段时,因蓄热室横截面积与管道横截面积 不相等产生的阻力Δp2、Δp2′,如图4。

                  

    空气在蓄热体内流动受到的阻力按照管内流动阻力公式Δp =λLρu2/(2dm)计算,蓄热体进出口的阻力可以用文献[2]的公式计算,气体流经渐扩渐缩段的阻力可用文献[3]的公式计算。计算结果见表2。

    通过对蓄热体内空气Re数计算得知,球体内部是层流和过渡流(Re =1 888~4 813),而在蜂窝体内是层流(Re =162~746)。在Ga和蓄热体高度L 相同情况下,三种换热器的阻力损失为:球体>方孔蜂窝>六边蜂窝。原因如下:

         

    (1)球体截面通过率为蜂窝体的1/6,流量相同的情况下,球体内空气流速大约为蜂窝体的6倍,流速增大也就增大了阻力。球体内部流道截面呈现不规则的交替缩放,气流经过时形成旋涡,使流体能量进一步耗散。蜂窝体内流道平滑,气流处于层流状态,因此阻力较小。

    (2)气流内部粘性力和气流与蓄热体的摩擦力是阻力产生的根源。方孔蜂窝孔隙直径只有六边蜂窝的1/2,两者的截面通过率(58%对62% )相差无几,空气在两者内的流速可认为相等,但由于方孔蜂 窝当量直径小,孔内横截面上速度沿半径方向上的 梯度du/dr大于六边蜂窝,根据粘性力公式τ= μdu/dr可知方孔蜂窝内空气的粘性力和摩擦力大于六边蜂窝。

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