無(wú)機(jī)濕簾式填料露點(diǎn)蒸發(fā)冷卻器的實(shí)驗(yàn)研究

張　盼,李　寧,呂　靜,臺(tái)佳峰,張　帥,阮夢(mèng)依（上海理工大學(xué)環(huán)境與建筑學(xué)院,上海200093）

無(wú)機(jī)濕簾式填料露點(diǎn)蒸發(fā)冷卻器的實(shí)驗(yàn)研究

張盼,李寧,呂靜,臺(tái)佳峰,張帥,阮夢(mèng)依（上海理工大學(xué)環(huán)境與建筑學(xué)院,上海200093）

通過(guò)對(duì)水膜層應(yīng)具有的性質(zhì)以及各種不同材料效果的對(duì)比分析，選擇了一種無(wú)機(jī)濕簾材料作為露點(diǎn)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的填料，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析。

無(wú)機(jī)濕簾;露點(diǎn)蒸發(fā)冷卻;濕球溫度

0　引言

蒸發(fā)冷卻技術(shù)[1]利用水的蒸發(fā)吸熱制冷。在無(wú)熱源條件下，水與空氣間的熱濕交換過(guò)程是空氣將顯熱傳遞給水，使空氣的溫度下降，含濕量增加，進(jìn)入空氣的水蒸氣帶回一些汽化潛熱，水溫逐漸達(dá)到空氣的濕球溫度，可以將降溫后的空氣作為送風(fēng)以降低室溫，這種處理空氣方法稱為蒸發(fā)冷卻。

間接蒸發(fā)冷卻[2]的優(yōu)化趨向于露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻，我們選取了其中一個(gè)核心問(wèn)題—應(yīng)用于露點(diǎn)蒸發(fā)冷卻的膜技術(shù)，即蒸發(fā)水膜的材料特性的研究和對(duì)比作為此次研究的主題，選取了一種無(wú)機(jī)濕簾填料進(jìn)行露點(diǎn)蒸發(fā)冷卻實(shí)驗(yàn)研究。

1　水膜材料的對(duì)比分析與選擇

目前市面上比較普遍的材料有：有機(jī)填料、無(wú)機(jī)填料、金屬填料、木絲填料、無(wú)紡布填料等幾大類。其中有機(jī)填料主要的主要原料是加入某種化學(xué)物質(zhì)的纖維紙漿，無(wú)機(jī)填料是以玻璃纖維為原料，經(jīng)結(jié)燒形成的高分子復(fù)合材料，金屬填料一般是由鋁箔絲或不銹鋼絲制成[2]。夏青[4]等經(jīng)過(guò)總結(jié)研究后發(fā)現(xiàn)，填料的性能通過(guò)影響其降溫加濕能力、外形尺寸、使用壽命等，直接影響了蒸發(fā)冷卻過(guò)程的效率。填料的性能可以從比表面積、吸濕能力、阻力、熱工性能、除塵能力、物理性能、防腐性能、阻燃性能等八個(gè)方面評(píng)價(jià)。筆者認(rèn)為對(duì)于露點(diǎn)式蒸發(fā)冷卻器來(lái)說(shuō)其中最關(guān)鍵的性能為比表面積和熱工性能，即單位體積的填料外表面積和水在填料表面的蒸發(fā)能力。

結(jié)合以上分析，筆者主要關(guān)注了比表面積和蒸發(fā)性能，同時(shí)兼顧前文提到的濕挺性，選擇了某公司生產(chǎn)的無(wú)機(jī)濕簾填料。已知的其具體參數(shù)見(jiàn)表1，圖1為填料實(shí)物圖。

表1　無(wú)機(jī)濕簾填料規(guī)格

2　露點(diǎn)式蒸發(fā)冷卻測(cè)試實(shí)驗(yàn)

2.1實(shí)驗(yàn)機(jī)組概況

圖2所示為露點(diǎn)式蒸發(fā)冷卻器箱體的結(jié)構(gòu)圖[5]，分為三個(gè)組成部分。從上到下依次為，靜壓風(fēng)箱及分流穩(wěn)定段、干濕通道箱和分流箱。除箱體外風(fēng)管尾部連接風(fēng)機(jī)，水側(cè)則通過(guò)水泵將分流箱最下層收集的循環(huán)水送到箱體頂部，通過(guò)濕通道上端的水管噴口均勻噴灑在濕通道內(nèi)，在填料表面形成水膜。

2.2實(shí)驗(yàn)測(cè)試工況

本實(shí)驗(yàn)在空氣濕度為30%的情況下，下取5組不同的干球溫度運(yùn)行，擬干球溫度分別為15℃、20℃、25℃、30℃、35℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。筆者選取了入口風(fēng)速在2m/s左右的風(fēng)速控制點(diǎn)。

2.3測(cè)試結(jié)果與分析[7]

（1）圖3為不同的擬入口溫度下，干通道內(nèi)空氣的溫度變化。其中擬入口溫度為35℃時(shí)，干通道內(nèi)空氣的出口溫度為28.76℃。

（2）從圖4可以看出，擬入口溫度為35℃時(shí)，溫降可以達(dá)到6.24℃，干濕球溫差隨著擬入口溫度的升高而升高，溫降的變化趨勢(shì)接近干濕球溫差的變化趨勢(shì)，但又不完全相同，所以說(shuō)干濕球溫差的變化對(duì)露點(diǎn)蒸發(fā)冷卻的換熱效果有一定影響，而溫降的變化趨勢(shì)反應(yīng)了實(shí)際的制冷效果。

（3）露點(diǎn)蒸發(fā)冷卻的換熱效率：，式中：

t1—一次空氣入口干球溫度，℃；

t'1—一次空氣出口干球溫度，℃；

ts—二次空氣入口濕球溫度，℃。

從圖5可以看出，濕球效率整體趨勢(shì)是隨著溫度的升高而變大的，除了30℃時(shí)濕球效率出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，這可能是由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中系統(tǒng)誤差造成的。

3　結(jié)論

通過(guò)對(duì)露點(diǎn)式蒸發(fā)冷卻器的實(shí)驗(yàn)研究，我們可以看出此實(shí)驗(yàn)裝置比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)更加節(jié)能和環(huán)保，但是它的冷卻效果并不理想，最終得到的空氣的溫度并沒(méi)有達(dá)到濕球溫度以下，這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)是在空氣的相對(duì)濕度為30%的情況下進(jìn)行測(cè)試的，這種情況下空氣的濕球溫度比較低，最終得到的冷卻的空氣溫度較難達(dá)到濕球溫度以下；并且此實(shí)驗(yàn)裝置比較簡(jiǎn)單。因此今后的實(shí)驗(yàn)研究可以在此基礎(chǔ)上通過(guò)增加干、濕通道達(dá)到多級(jí)蒸發(fā)冷卻的目的，實(shí)現(xiàn)最終冷卻的空氣溫度達(dá)到濕球溫度以下，逼近露點(diǎn)溫度[8]。

[1]黃翔.蒸發(fā)冷卻空調(diào)理論與應(yīng)用[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2010:227-228.

[2]周斌.間接蒸發(fā)冷卻器中均勻布水的實(shí)驗(yàn)研究[D].西安工程科技學(xué)院,碩士學(xué)位論文,2005.

[3]李婷,強(qiáng)天偉.直接蒸發(fā)冷卻填料的形式和選擇應(yīng)用[A].潔凈與空調(diào)技術(shù),2012.

[4]夏青.蒸發(fā)冷卻空調(diào)術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)若干問(wèn)題的研究[D].西安工程大學(xué),碩士學(xué)位論文,2013.

[5]陳俊萍,黃翔,宣永梅.露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻器分析[J].流體機(jī)械,2007(11).

[6]周海東,黃翔,范坤.露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻器結(jié)構(gòu)對(duì)比分析[A].流體機(jī)械,1005-0329(2012)02-0071-07.

[7]張強(qiáng),郝玉濤,楊雙,馬清波.露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)的研究進(jìn)展及現(xiàn)狀分析[J].制冷與空調(diào),2010(01).

[8]黃翔.國(guó)內(nèi)外蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)研究進(jìn)展(3)[J].暖通空調(diào),2007,37(04):24-29.

張盼（1994—），女，山東德州人，上海理工大學(xué)，本科在讀。