高湿排风热质传递模型及不可逆换热过程分析 - 樊思雨; 陈世强; 李瑾; 黄敏华; 吴世先; 刘纯玉; 吴涛; 戚子特 (煤炭学报, 2023)
TD724%TU834; 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.