板翅式空气-空气全热交换器传热传质数值模拟与优化

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为了缓解能源问题带来的压力,必须对节能减排加以重视。随着人们对室内空气品质要求的不断提高,对室外新风量的要求也在不断提高,从而形成了室内空气品质与新风能耗之间的矛盾。空气-空气全热交换器是解决这一矛盾的利器。由于经典义流形式全热交换器的热回收效率难以得到提高,而将之改进成叉-逆流全热交换器。本文主要采用数值模拟的方法,结合实验与理论分析结论,较深入的对叉-逆流全热交换器进行研究,开展了下述工作:(1)通过分析热质交换膜的传热传质机理,应用一种基于FLUENT二次开发的热湿耦合计算模型对叉流全热交换器进行仿真计算。采用与经典实验相同的三维模型与实验工况,通过与实验结论的对比来验证计算模型的准确性。进而计算传统叉流形式芯体,义-逆流附带肋片芯体与义逆流无肋片芯体的性能,发现肋片的存在不利于提升芯体性能。(2)通过流道内部速度云图分析了肋片影响性能的具体原因,并通过评价芯体COP的办法给出了评价肋片价值的方法。研究发现:义-逆流结构内部肋片的存在将大大降低能耗比,不安设肋片反而利于全热交换器适应实际工作中不同入口气流角度变化的情况。(3)综合考虑流道高度,逆流段长度及新风排风入口气流角度等若干因素对不加载肋片的板式叉-逆流全热交换器进行结构优化,优化结论:综合考虑入口气流角度与逆流段长度的影响,认为新风排风同时平行或垂直对称轴时,保证逆流段长度400mm即可保证很大的换热效率,芯体通道宜选择为3mm。对实际芯体与外部导流设计及安装提供了指导。(4)研究了不同工况条件对优化板式全热交换器性能的影响,通过matlab进行了多元回归分析,得到了显热效率,潜热效率的回归方程,回归效果显著。继而选取天津市作为寒冷地区的代表,上海市作为夏热冬冷地区的代表,分析应用优化板式差叉-逆流全热交换器的新风系统的节能效果。结果表明:将板式叉-逆流全热交换器应用于寒冷地区与夏热冬冷地区的空调系统中的回收效果是非常显著的,应用于寒冷地区的能量回收效率要略大于冬冷夏热地区。
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