立管式間接蒸發(fā)冷卻器的節(jié)能效果

宋祥龍 黃 翔

（1.西安航空學院，陜西西安，710077；2.西安工程大學，陜西西安，710048）

間接蒸發(fā)冷卻技術對空氣進行等濕預冷，降低了處理空氣的濕球溫度，其與噴水室直接蒸發(fā)冷卻技術結合，可提高空調室空氣處理的溫降幅度，改善車間的工作條件，降低機械制冷負荷，適用于紡織廠空調系統。間接蒸發(fā)冷卻器有板翅式、臥管式和露點式等形式，其中臥管式間接蒸發(fā)冷卻器因流道寬、造價低、降溫效果穩(wěn)定以及壽命長的優(yōu)勢，得到了廣泛應用。然而，臥管式換熱管較長，在含塵濃度較高的紡織空調中，存在管內易堵且難以清洗和設備占地面積大的缺點，因此，立管式間接蒸發(fā)冷卻器應運而生［1-2］。本研究為某細紗車間空調室設計采用立管式間接蒸發(fā)冷卻器，并測試分析其節(jié)能效果。

1 立管式間接蒸發(fā)冷卻器

立管式間接蒸發(fā)冷卻器包括管外一次流道和管內二次流道，一次空氣流經管外、二次空氣與循環(huán)水流經管內。循環(huán)水貼附管內壁并形成水膜，在重力作用下自上而下貼附流動，并與管中心自下而上流動的二次空氣逆流熱質交換，水膜蒸發(fā)降溫，進而對管外一次空氣實現等濕預冷。相較于臥管式而言，由于其管道為立式布置，管外流道較寬易于清洗，管內存在循環(huán)水的自沖刷作用，堵塞問題得以緩解，較為適用于紡織廠等工業(yè)領域。同時，換熱器采用立式結構，可縮小設備在水平方向的尺寸，減小了占地面積［3-4］，其結構原理如圖1 所示。

圖1 立管式間接蒸發(fā)冷卻器的結構原理

2 工程應用效果分析

2.1 工程介紹

該設備安裝場所為山東某紡織廠細紗車間空調室，車間生產規(guī)模6 720 錠，空調室總送風量7×104m3/h，在空調室回風窗處加裝立管式間接蒸發(fā)冷卻器，設備安裝位置如圖2 所示。安裝該設備后夏季空氣處理焓濕圖如圖3 所示。圖3 中，N為細紗車間空調設計狀態(tài)點；N回為高溫回風點；N回2為立管式間接蒸發(fā)冷卻器預冷后回風點；W為室外新風點；C為新風與回風混合風點；O為送風點；ε為熱濕比線。立管式間接蒸發(fā)冷卻器對車間高溫回風（N回）進行預冷，預冷后的回風（N回2）再進入混風室與新風（W）混合，最后進入噴水室進行降溫除濕。立管式間接蒸發(fā)冷卻器的二次空氣選擇室外新風。

圖2 立管式間接蒸發(fā)冷卻器的安裝位置

圖3 加裝立管冷卻器后空氣處理焓濕圖

根據空調室土建尺寸，該立管式間接蒸發(fā)冷卻器設計換熱管長2 m、管徑30 mm、管材為鋁合金，管內做磨砂親水處理。根據中等濕度地區(qū)間接蒸發(fā)冷卻效率，該冷卻器效率按60%進行設計，設計處理風量5×104m3/h，換熱面積370 m2。為了便于安裝，換熱器設計為兩臺，分別安裝于空調室原有的兩個回風窗處。單臺換熱器高2.00 m、寬1.81 m、厚度0.87 m。同時，為保障使用效果，二次風機與循環(huán)水泵參數選擇較高。二次風機（變 頻）：型 號№10，風 量50 000 m3/h，全 壓500 Pa，功率11 kW。立管循環(huán)水泵（定頻）：流量43.2 m3/h，壓強0.239 MPa，功率5.5 kW。

2.2 試驗測試

試驗測試時間為夏季7 月27 日至31 日，測試時，立管式間接蒸發(fā)冷卻器已投入使用并連續(xù)運行21 天。在測試工況下，冷卻器預冷風量（回風量）37 930 m3/h，迎面風速1.54 m/s。二次風量（室外新風）25 330 m3/h，管內風速4.8 m/s。二次與一次風量比0.67。因車間要求為恒溫恒濕，回風溫度基本穩(wěn)定在35.2 ℃～35.3 ℃。測試工況下二次空氣（室外新風）平均干球溫度31.9 ℃，濕球溫度25.5 ℃，相對濕度60.5%。立管式間接蒸發(fā)冷卻器預冷溫降6.1 ℃～6.3 ℃、冷卻效率63%～65%。測量某時段中空調室各功能段溫度曲線以及立管降溫效果曲線如圖4 所示。

圖4 各功能段溫度及立管式間接蒸發(fā)冷卻器降溫效果曲線

2.3 節(jié)能效果分析

測試工況下，立管式間接蒸發(fā)冷卻器對車間回風預冷平均溫降為6.2 ℃，可得出立管式間接蒸發(fā)冷卻器預冷量為79.2 kW，取機械制冷冷水機組能效比COP為3.5，則得出立管式間接蒸發(fā)冷卻器對回風進行預冷，可節(jié)約冷水機組運行功率22.63 kW［5］。測試中實測立管式間接蒸發(fā)冷卻器二次風機運行功率5.48 kW、循環(huán)水泵運行功率4.01 kW，由此得出立管式間接蒸發(fā)冷卻器可凈節(jié)約功率13.14 kW。根據當地冷水機組開啟記錄，供冷季節(jié)按80 天計算，則立管式間接蒸發(fā)冷卻器每年供冷季節(jié)可凈節(jié)約冷水機組耗電量25 229 kW·h，折算每處理1×105m3/h 預冷風量，每年可節(jié)省電耗66 514 kW·h。

3 缺陷與不足

立管式間接蒸發(fā)冷卻器在細紗空調中的試用取得了一定的節(jié)能效果，但該工程仍存在部分缺陷與不足。首先，冷卻器換熱管管徑略小，導致管內二次空氣風速快、阻力大、二次風機能耗較高，同時較高的管內風速影響管內壁貼附水膜的形成，降低了冷卻器冷卻性能；其次，因本工程為改造項目，二次空氣（室外新風）未配備新風過濾器，導致循環(huán)水渾濁最終堵塞部分布水器，影響管內布水效果；最后，由于工程安裝位置限制，未能測試排風作為二次空氣的降溫效果。

在紡織廠空調系統應用中，立管式間接蒸發(fā)冷卻器換熱管應采用較大管徑圓管，并做好空氣與循環(huán)水的過濾工作。在工程設計與日常運行過程中，應對比新風與排風的濕球溫度，合理調節(jié)，選擇濕球溫度較低者作為二次空氣［6］。

4 結語

立管式間接蒸發(fā)冷卻器具有占地面積小、換熱管不易堵塞等優(yōu)點，適于在紡織空調系統中使用。通過應用工程實例，實測節(jié)能效果，折算每處理1×105m3/h 預冷風量，每年可節(jié)省電耗66 514 kW·h。該工程實例對立管式間接蒸發(fā)冷卻器的進一步推廣應用具有參考價值。建議立管式間接蒸發(fā)冷卻器換熱管應采用較大管徑圓管，做好空氣與水的過濾，在實際運行中應根據新風與排風濕球溫度的對比來合理選擇二次空氣。