蒸發(fā)式冷凝器應(yīng)用狀況和研究進(jìn)展分析
    1.蒸發(fā)式冷凝器的重要性
    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,越來越加劇。我國(guó)的水力資源可開發(fā)量雖達(dá)3·79億千瓦,但人均不到0·3千瓦?！吨袊?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)。”
    冷凝器冷凝冷卻設(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)式冷凝器優(yōu)點(diǎn)
    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程中放出的冷凝熱量,所以冷卻水的用量要比水冷冷凝器少得多。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%,其中最大誤差也不超過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)。