【摘 要】
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高速喷水室相比于传统喷水室拥有更多的优势,如占地面积小,处理风量大等。虽然高速喷水室早已提出,但是目前的研究还存在以下问题:对立式高速喷水室内水滴运动的规律的理论研
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高速喷水室相比于传统喷水室拥有更多的优势,如占地面积小,处理风量大等。虽然高速喷水室早已提出,但是目前的研究还存在以下问题:对立式高速喷水室内水滴运动的规律的理论研究不全面;立式高速喷水室的结构设计的理论依据还存在缺陷;立式高速喷水室热湿交换性能的研究并不完善;立式高速喷水室优化方案的理论依据尚未完善。针对以上问题,本文基于MATLAB软件,采用数值计算的方法对立式高速喷水室内水滴的运动规律以及空气与水热湿交换性能进行了探究,为以后合理的设计立式高速喷水室的结构以及热湿交换过程的优化提供理论依据。首先,基于单个水滴,研究了水滴初速度、空气速度、水滴直径、喷淋角度对水滴二维运动规律的影响,设计并进行正交实验探究了不同因素对水滴运动总时间、总路程以及最大水平位移影响的显著性,以水滴在立式高速喷水室内运动时间最长、总路程最长、最大水平位移最短为优化原则,得到最优参数组合。其次,基于耗散理论以及能量守恒、动量守恒和质量守恒原理,对水滴二维运动方程耦合空气与水热湿交换微分方程的数学模型进行数值计算,探究了空气流速、水气比、水滴速度、水滴直径、塔高、喷淋角度、空气相对湿度对高速喷水室热湿交换性能的影响,结果表明空气速度越大,水气比越大,水滴速度越小,空气相对湿度越高,塔高以及喷淋角度适中,立式高速喷水室热湿交换性能越好。最后,分析了湿空气分别沿等温、等焓、等湿线气接近饱和状态时与水进行热湿交换的影响规律,得到空气湿度越大,热湿交换的性能评价指标越佳;设计并进行了正交试验以探究塔高、水滴速度、水滴直径、空气速度、空气相对湿度、空气初温度、水气比对以全热交换量、耗散热阻、全热交换效率为实验指标的显著性影响规律;并以换热量、全热交换量及耗散热阻为试验指标得到优化参数组合,为提高立式高速喷水室的性能以及优化方案的设计提供理论依据。
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