蒸發(fā)式冷凝冷卻設備的應用狀況和研究進(jìn)展

1.由于人口膨脹和經(jīng)濟發(fā)展，水資源短缺的現象正在世界許多地方相繼出現，尤其是城市缺水狀況，越來(lái)越加劇。我國的水力資源可開(kāi)發(fā)量雖達3·79億千瓦，但人均不到0·3千瓦?！吨袊澦夹g(shù)政策大綱》中指出:“大力發(fā)展和推廣工業(yè)用水重復利用技術(shù)，提高水的重復利用率是工業(yè)節水的首要途徑，發(fā)展高效冷卻節水技術(shù)是工業(yè)節約用水的重點(diǎn)?！崩淠鋮s設備是工業(yè)耗能耗水大戶(hù)，制冷冷卻耗能量占工業(yè)用能的13%~15%，耗水占工業(yè)用水的70%~80%，而間接冷卻用水又占冷卻用水的70%~80%。也正是在這樣的情況下，蒸發(fā)式冷凝技術(shù)應運而生，成為水循環(huán)重復利用的重要技術(shù)之一。蒸發(fā)式冷凝技術(shù)在航空、電力、機械、紡織等工業(yè)領(lǐng)域中起著(zhù)重要作用。同時(shí)，冷卻塔、噴淋塔、蒸發(fā)式冷凝器等就是冷卻水重復利用的關(guān)鍵設備，蒸發(fā)式冷凝器的節能、節水效果不僅在理論上是明顯的，在實(shí)際應用中也得到很好的證明。所以，研究和發(fā)展蒸發(fā)式冷凝冷卻設備，具現實(shí)意義。

2蒸發(fā)式冷凝器

根據蒸發(fā)式冷凝器的工作原理可知，由于蒸發(fā)式冷凝器主要利用水的汽化潛熱帶走制冷劑冷凝過(guò)程中放出的冷凝熱量，所以冷卻水的用量要比水冷式冷凝器少得多。實(shí)際補充水量為水冷式的1/25-1/50，其特別適用于缺水地區。

對各種冷凝器的性能與耗水情況分別進(jìn)行了比較。據計算，以氨為制冷劑，產(chǎn)冷量在3·8×106kJ/h時(shí)，蒸發(fā)冷凝器比殼管式冷凝器平均每年節電3·4×105kWh。

3蒸發(fā)式換熱器的理論研究進(jìn)展

3·1國外理論研究進(jìn)展

國外的蒸發(fā)冷凝技術(shù)發(fā)展比較早，所取得的理論和研究成果也比較高。蒸發(fā)式冷凝設備基本傳熱傳質(zhì)理論是在1925年由merkel所提出并發(fā)展起來(lái)的，為以后的理論研究奠定了基礎。之后在二十世紀中期，S·G·Chuklin、尾花英郎等提出了關(guān)于蒸發(fā)式冷凝器設計的普遍化方法。Parker和Treyball研究了蒸發(fā)式冷卻器的傳熱、傳質(zhì)性能，闡明了蒸發(fā)式冷卻器的傳熱、傳質(zhì)機理。對蒸發(fā)式冷凝器與涼水塔混合系統的實(shí)驗表明此系統能顯著(zhù)降低冷凝溫度，并節約換熱面積。開(kāi)發(fā)了一套用于設計水平或豎直放置的光管、翅片管蒸發(fā)式冷凝器與涼水塔混合系統的計算機程序。對豎直管蒸發(fā)式冷卻器做了傳熱傳質(zhì)試驗研究，結果表明控制熱阻發(fā)生在空氣與水的交界面，并建立了適用于光滑豎直管蒸發(fā)式冷凝器性能計算的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式。對蒸發(fā)式換熱器(涼水塔、流體冷卻器、冷凝器)做了性能模擬，其模擬算法與制造廠(chǎng)家(美國巴爾的摩)提供的數據差別在±3%以?xún)?。對幾種蒸發(fā)式冷卻器芯體的設計方案做了模擬計算探討，發(fā)現添加的塑料材料(Munter)可以顯著(zhù)地增強光滑管冷卻器的傳熱性能，而不需要使用成本很高的翅片管以增加傳熱面積。給出了蒸發(fā)式冷凝器一種新傳熱傳質(zhì)數學(xué)模型，該模型準確的描述了傳熱傳質(zhì)過(guò)程；編制了適用于光管蒸發(fā)式冷凝器的計算機仿真模擬程序，通過(guò)試驗驗證，其計算結果同試驗結果相比較平均誤差為3%，其中誤差也不超過(guò)20%；并且計算結果具有很高的精度，驗證了計算機程序的合理性。]研究了在負的大氣壓下蒸汽混合物對DCXs型換熱器的性能影響，通過(guò)試驗測試研究了DCXs型換熱器中入口處不凝性氣體的影響，給出了數學(xué)計算模型，并指出該模型可為冷凝器設計提供依據。