对蒸发冷却空调最佳淋水密度的实验研究

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1、腊黼蒸发冷却空调最佳淋水密度的实验研究一一～一张丹，黄翔，吴志湘(西安工程科技学院环境与化学工程学院，陕西西安710048)摘要：分析了淋水密度对蒸发冷却空调冷却效率的影响．从节能的角度出发，对二级蒸发冷却空调机组进行了测试，得出了铝箔填料式直接蒸发冷却器和板式间接蒸发冷却器的最佳淋水密度分别在5500~6000kg／(m·h)和15,-~20kg／(m·h)之间．在布水相对均匀的情况下，得出的一一～一最佳淋水密度具有普遍性．关键词：蒸发冷却空调；最佳淋水密度；冷却效率中图分类号：TU831．6文献标识码：A0引言对于填料厚度、材

2、料和比表面积等结构尺寸一定的填料式直接蒸发冷却器(简称“直冷器”)来说，迎面风速、循环水的温度(即当地湿球温度)和喷淋水量是影响其冷却效率的三个重要因素．针对迎面风速对其冷却效率的影响目前已有文献做了研究Ⅲ；对于喷淋水量对直冷器冷却效率的影响目前还缺少实验性的研究．同时，对于特定结构尺寸的交错流板式间接蒸发冷却器(简称“问冷器”)，二次风量／一次风量、循环水温度、喷淋水量、壁面润湿率、蒸发换热长度、流体速度、环境湿度以及蒸发率等都会或大或小的影响间冷器的冷却效率]，其中，目前针对喷淋水量对其冷却效率影响还没有过实验研究．对于蒸发冷

3、却空调，喷淋水量太少，由于在壁面上形成的液膜太薄，在表面张力的作用下，液膜会产生断裂或收缩，不能全部地覆水泵的能耗增加，造成能源的浪费．因此，从工程最优化的角度来讲，确定蒸发冷却空调的最佳淋水量是十分必要的]．空气另外，蒸发冷却空调的耗能元件只有风机和水泵，水泵的运行能耗直接影响图1淋水量过小时水到该空调的最终能耗．因此，研究目前广泛应用的铝箔直冷器和间冷器的最佳淋在壁面上的分布水量，对于蒸发冷却空调系统更加节能及高效率运转具有十分重要的意义．1淋水密度的定义实际上，淋水密度和喷淋水量指的是同一种影响因素的不同表述，只是量纲不同而

4、已．1．1填料式直接蒸发冷却器的淋水密度根据文献E5l，直接蒸发冷却器淋水密度的定义式为收稿日期i2005一i0—08通讯作者：黄翔(1962一)，男，北京市人，西安工程科技学院教授．E-mail：huangx@xaist．edu．cn维普资讯http://www.cqvip.com192西安工程科技学院学报第2O卷qDEC=M／F．(1)式中qDEc为直接蒸发冷却器淋水密度，kg／m。·h；为填料的淋水量，kg／h；Fw为填料的淋水断面积m．该定义的物理意义是每平方米喷淋水断面积上的淋水量．在工程上，对蒸发冷却空调机组进行设计时

5、，对于某一特定比表面积和特定材料的填料来说(忽略水的蒸发量)，只要填料的淋水断面积相等，不管填料的垂直高度相差多少，设计的淋水量是相等的，只是他们所冷却的风量不同而已．’因为，不管填料的垂直高度是多少，向下流动的水膜或者继续流到填料上，或者流到水箱里，对冷却效率没有影响，所以适当增加填料的高度可以增加机组的制冷量．另外，对于喷水室直接蒸发冷却来说，水量的增加会不断地增大气水的接触面积，冷却效率会提高，所以不断地增加水量是有实际意义的；而对于填料式直接蒸发冷却来说，气水的最大接触面积是有限的．当水量达到一定值时，气水的接触面积达到最

6、大，即填料的总换热面积，如果再继续增大水量并不能增大气水的接触面积，冷却效率不会提高，反而使水泵的运行能耗增加，因而不断地增加水量是没有意义的．因此，衡量填料式直冷器的淋水量对冷却效率的影响时，不应该绝对的使用“水气比”这一概念，而使用“最佳淋水密度”这一概念更为合适[6]．1．2板式间接蒸发冷却器的淋水密度的定义根据文献[7，8]，对板式间接蒸发冷却器的淋水密度的定义式为I1；／[(，l+1)L1]．(2)其中r为单位淋水长度上的淋水量，kg／(m·h)；M为喷淋水量，kg／h~n为隔板数；L为一次空气的通道长度，即二次通道的宽

7、度(m)．同样，在工程上，对蒸发冷却空调机组进行设计时，对于某一特定结构的板式间接蒸发冷却器来说(忽略水的蒸发量)，只要(，l+1)L相等，不管，l或L相差多少，设计的淋水量也是相等的，只是它们对所冷却的风量不同而已．因为不管风道的垂直高度是多少，向下流动的水流或者继续流到填料上，或者流到水箱里，对冷却效率也是没有影响的，所以适当增加间接蒸发冷却器的高度同样可以增加机组的制冷量．问送风图2被测试机组结构流程图2最佳淋水密度的测定测试地点选在我国西北地区较为干早的乌鲁木齐市．测试期间，冷却塔表冷器段停止运行，只有间接蒸发冷却段和直接

8、蒸发冷却段开启．被测试机组的结构流程见图2。喷嘴的孔径为4ram，压力为1oPa，最大喷淋水量为201kg／h，最大喷射角为92。，喷嘴密度为34个／m．在实验中通过观察喷嘴的出水情况并分析得到，当喷淋水量小于4000kg／h，布水情况较差，冷却效