1.由于人口膨脹和經(jīng)濟(jì)發(fā)展,水資源短缺的現(xiàn)象正在世界許多地方相繼出現(xiàn),尤其是城市缺水狀況,越來(lái)越加劇。我國(guó)的水力資源可開(kāi)發(fā)量雖達(dá)3·79億千瓦,但人均不到0·3千瓦。《中國(guó)節(jié)水技術(shù)政策大綱》中指出:“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s*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)。”

冷凝冷卻設(shè)備是工業(yè)耗能耗水大戶,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(yīng)運(yùn)而生,成為水循環(huán)重復(fù)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(jī)械、紡織等工業(yè)領(lǐng)域中起著重要作用。同時(shí),冷卻塔、噴淋塔、蒸發(fā)式冷凝器等就是冷卻水重復(fù)利用的關(guān)鍵設(shè)備,蒸發(fā)式冷凝器的節(jié)能、節(jié)水效果不僅在理論上是明顯的,在實(shí)際應(yīng)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(shè)備,極具現(xiàn)實(shí)意義。

2蒸發(fā)式冷凝器

根據(jù)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(bǔ)充水量為水冷式的1/25-1/50,其特別適用于缺水地區(qū)。

對(duì)各種冷凝器的性能與耗水情況分別進(jìn)行了比較。據(jù)計(jì)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(jié)電3·4×105kWh。

3蒸發(fā)式換熱器的理論研究進(jìn)展

3·1國(guó)外理論研究進(jìn)展

國(guó)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(shè)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(chǔ)。之后在二十世紀(jì)中期,S·G·Chuklin、尾花英郎等提出了關(guān)于蒸發(fā)式冷凝器設(shè)計(jì)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(jī)理。

對(duì)蒸發(fā)式冷凝器與涼水塔混合系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)表明此系統(tǒng)能顯著降低冷凝溫度,并節(jié)約換熱面積。開(kāi)發(fā)了一套用于設(shè)計(jì)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(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序。對(duì)豎直管蒸發(fā)式冷卻器做了傳熱傳質(zhì)試驗(yàn)研究,結(jié)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(jì)算的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。對(duì)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家(美國(guó)巴爾的摩)提供的數(shù)據(jù)差別在±3%以內(nèi)。

對(duì)幾種蒸發(fā)式冷卻器芯體的設(shè)計(jì)方案做了模擬計(jì)算探討,發(fā)現(xiàn)添加的塑料材料(Munter)可以顯著地增強(qiáng)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(shù)學(xué)模型,該模型準(zhǔn)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(jì)算機(jī)仿真模擬程序,通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證,其計(jì)算結(jié)果同試驗(yàn)結(jié)果相比較平均誤差為3%,其中z*大誤差也不超過(guò)20%;并且計(jì)算結(jié)果具有很高的精度,驗(yàn)證了計(jì)算機(jī)程序的合理性。]研究了在負(fù)的大氣壓下蒸汽混合物對(duì)DCXs型換熱器的性能影響,通過(guò)試驗(yàn)測(cè)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(shù)學(xué)計(jì)算模型,并指出該模型可為冷凝器設(shè)計(jì)提供依據(jù)。