淺談國(guó)內(nèi)蒸發(fā)式冷凝器現(xiàn)狀

吳敵 廣東美的暖通設(shè)備有限公司

淺談國(guó)內(nèi)蒸發(fā)式冷凝器現(xiàn)狀

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眾所周知，工業(yè)用水量巨大，主要包括冷凝（冷卻）用水、洗滌用水、熱力和工藝用水三部分。其中，工業(yè)冷卻水用量占工業(yè)用水總量的80%左右[1]。國(guó)家提出：“大力發(fā)展和推廣工業(yè)用水重復(fù)利用技術(shù)，提高水的重復(fù)利用率是工業(yè)節(jié)水的首要途徑，發(fā)展高效冷卻節(jié)水技術(shù)是工業(yè)節(jié)約用水的重點(diǎn)”[2]。蒸發(fā)式冷凝器冷凝效率高，節(jié)能節(jié)水，研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用價(jià)值較大。

一、蒸發(fā)式冷凝器概況

冷凝器將高溫、高壓的氣體冷凝為液態(tài)，是工業(yè)中常用換熱設(shè)備之一，廣泛用于化工、冶金、建材石油、電力、石油等行業(yè)。通?？筛鶕?jù)冷源的不同，將冷凝器分為空冷式冷凝器、水冷式冷凝器及空冷水冷組合式冷凝器三種類形。蒸發(fā)式冷凝器是空冷水冷組合式冷凝器的一種，冷凝效率很高]。

蒸發(fā)式冷凝器的換熱不僅存在顯熱交換，而且存在潛熱交換，并且以潛熱交換為主，優(yōu)點(diǎn)如下：

1.冷凝效果好：由于水的蒸發(fā)潛熱大，吸收管內(nèi)熱量多，所以對(duì)熱氣體的冷凝效果好。

2.節(jié)水與水冷式冷凝器相比，蒸發(fā)式冷凝器需要的循環(huán)水量小，水的蒸發(fā)量也較小，因而耗水量較小。

3.節(jié)能：采用蒸發(fā)式冷凝器的制冷系統(tǒng)，其冷凝溫度可以設(shè)計(jì)得比風(fēng)冷式或水冷式冷凝器更低一些，蒸發(fā)式冷凝器與冷卻塔加管殼式冷凝器的系統(tǒng)比較，壓縮機(jī)動(dòng)力消耗可節(jié)約10%以上，與空冷式冷凝器比較，可節(jié)約30%以上。蒸發(fā)式冷凝器的風(fēng)機(jī)動(dòng)力消耗與水冷式的冷卻塔相近，僅為空冷式的三分之一。

4.安裝維護(hù)方便，占地面積小，運(yùn)行費(fèi)用低：蒸發(fā)式冷凝器將水冷式冷凝器與冷卻塔結(jié)合起來，傳熱效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，比水冷式冷凝器和冷卻塔兩者的投資總和小，且大大降低了運(yùn)行費(fèi)用，故蒸發(fā)式冷凝器的應(yīng)用日益廣泛。

二、國(guó)內(nèi)蒸發(fā)冷凝器產(chǎn)品現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)主要有兩家合資的主導(dǎo)廠商：上海的益美高(同美國(guó)EVAPC公司合資)和大連冰山集團(tuán)的巴爾第摩(同美國(guó)BAC公司合資)，其他的廠家質(zhì)量與國(guó)外有較大檔次的差別。

填料蒸發(fā)式冷凝器以巴爾第摩生產(chǎn)的CXV形蒸發(fā)式冷凝器[5]為代表：將冷凝器和涼水塔合二為一，但在冷凝盤管下部仍然保留一段有填料PVC的熱交換層，以降低循環(huán)水溫。冷凝器內(nèi)的空氣流在填料熱交換層部分主要采用錯(cuò)流形式，在盤管部分則是水流和空氣流平行同方向流入，再錯(cuò)流流出。張金翼在淺談CXV形蒸發(fā)式冷凝器一文中以實(shí)際例子說明了CXV形空冷器的良好運(yùn)行效果[6]。

北京和海益制冷科技有限公司研發(fā)設(shè)計(jì)的AEC系列節(jié)能空冷蒸發(fā)式冷凝器，分為節(jié)能空冷低溫防垢冷卻段和高效噴淋蒸發(fā)冷卻冷凝段兩大換熱組件。該裝置的應(yīng)用使AEC系列節(jié)能空冷蒸發(fā)式冷凝器比現(xiàn)有的蒸發(fā)式冷凝器節(jié)水30%、節(jié)電20%。由于采用了分段冷卻冷凝的方式，使進(jìn)入噴淋蒸發(fā)冷卻冷凝段的流體溫度降至600℃以下微結(jié)垢區(qū)，避開了65℃以上易結(jié)垢區(qū)，真正實(shí)現(xiàn)了噴淋蒸發(fā)冷卻冷凝段的低溫防垢，使蒸發(fā)盤管始終保持高效的換熱效率，節(jié)省了大量維護(hù)工作和運(yùn)行費(fèi)用。

組合蒸發(fā)式冷凝器在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題表現(xiàn)在以下方面：

首先是結(jié)垢問題。實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用表明，污垢是影響蒸發(fā)式冷凝器盤管換熱性能的最主要因素之一。因此：為了最佳的傳熱效率和最長(zhǎng)的使用壽命，應(yīng)考慮循環(huán)水的水質(zhì)處理和循環(huán)水的循環(huán)周期，并采用較為先進(jìn)的防結(jié)垢技術(shù)。通過實(shí)踐檢驗(yàn)，采用此噴淋式循環(huán)清洗工藝系統(tǒng)對(duì)蒸發(fā)式冷凝。器盤管的清洗切合實(shí)際而且相當(dāng)有效。

其次是腐蝕問題。由于蒸發(fā)式冷凝器是在潮濕的環(huán)境下運(yùn)行的，易于腐蝕，所以其換熱盤管、箱體以及風(fēng)機(jī)電機(jī)都需要采用防腐處理。換熱盤管的腐蝕問題是制約蒸發(fā)式冷凝器發(fā)展的關(guān)鍵因素，蒸發(fā)式冷凝器的換熱盤管一般采用整體熱浸鋅防腐，并且要保證鍍鋅層的厚度，鍍鋅層的厚度不夠或者鍍鋅不均都會(huì)影響蒸發(fā)冷的性能和壽命。

第三是噴頭經(jīng)常堵塞，引起冷凝管組沒有被均勻潤(rùn)濕，使冷凝壓力升高，需要經(jīng)常清洗，既浪費(fèi)人力又影響生產(chǎn)。有些廠家把噴頭改為類似淋水式冷凝器的重力配水器(也稱為溢流槽)，運(yùn)行表明這種配水消除了噴嘴堵塞的缺點(diǎn)，又使用可靠、易清洗、保養(yǎng)，并能保證冷凝管組均勻被潤(rùn)濕。

最后是水量和風(fēng)量的合理分配問題。理論研究發(fā)現(xiàn)，水量和風(fēng)量是影響蒸發(fā)冷的主要因素之一。過大的水量和風(fēng)量都不能使換熱器高效的運(yùn)行，所以合理的分配冷凝器的水量和風(fēng)量對(duì)提高換熱器的性能有很重要的影響。

三、國(guó)內(nèi)蒸發(fā)式空冷器理論研究

水膜蒸發(fā)式空冷器中，從管內(nèi)熱流體到濕空氣整個(gè)傳熱過程的總熱阻包含工藝介質(zhì)與管內(nèi)壁對(duì)流傳熱熱阻、管壁導(dǎo)熱熱阻、管內(nèi)外污垢熱阻、管外壁與水膜對(duì)流傳熱熱阻和水膜與空氣傳熱熱阻。

國(guó)內(nèi)許多學(xué)者都對(duì)蒸發(fā)式空冷器的管內(nèi)外傳熱系數(shù)做過研究，并通過實(shí)驗(yàn)擬合出相應(yīng)的傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式?，F(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式計(jì)算的管內(nèi)熱流體傳熱系數(shù)比較符合工程實(shí)際，但水膜與管外壁的傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式及水膜與空氣的傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式尚有較大分歧。

組合式蒸發(fā)式冷凝器因其各方面具有的顯著優(yōu)點(diǎn)，越來越受到重視。蒸發(fā)式冷凝器的發(fā)展首先應(yīng)基于理論研究，只有理論的完善和創(chuàng)新才能從根本上解決目前產(chǎn)品在性能和應(yīng)用中存在的問題。

蒸發(fā)式冷凝器的冷凝效果受氣候條件限制，要想使得蒸發(fā)式冷凝器得到更大的推廣應(yīng)用，科研單位和生產(chǎn)廠家應(yīng)相互合作，建立各地氣候數(shù)據(jù)庫，根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)制造蒸發(fā)式冷凝器也是一個(gè)發(fā)展方向。

[1]Knebel DE. Evaporative condensing minimizes system power requirements[J]. Heating，Piping and Air Conditioning. 1997(4).

[2]中國(guó)節(jié)水技術(shù)政策大綱[J].海南政報(bào).2005(13):15-23.

[3]李衛(wèi)軍，董曉強(qiáng)，楊君.蒸發(fā)式冷凝/冷卻技術(shù)的應(yīng)用及研究進(jìn)展[J].制冷與空調(diào).2010(01):40-44.

[4]李明基.EXV型蒸發(fā)式冷凝器設(shè)計(jì)計(jì)算系統(tǒng)的研制[D].大連海事大學(xué)，2009.

[5]喬慧芳.蒸發(fā)式冷凝器強(qiáng)化傳熱及強(qiáng)度分析[D].鄭州大學(xué)，2008.

[6]張金翼.淺談CXV型蒸發(fā)式冷凝器[J].制冷與空調(diào).1999(03):68-69.

[7]侯子午.AEC蒸發(fā)式冷凝器[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)（中旬刊）.2012(1):101.

[8]李鵬飛，王志遠(yuǎn)，薛玉卿等.蒸發(fā)式換熱器研究進(jìn)展和應(yīng)用狀況[J].制冷.2008(03):52-58.