采用计算流体力学(CFD)和数值传热学方法,对间接蒸发冷却器内流体流动与热质交换过程进行简化和假设,建立了换热器内三维层流流动与传热的数学物理模型.采用交错网格离散化非线性控制方程组,编制了三维simple算法程序.对间接蒸发冷却器内的流场、温度场及浓度场进行数值模拟研究,得到换热器内的流体流动状态和热流分布,并分析了通道宽度变化对换热器内流体流动与换热的影响.

高温高湿地区,由于新风的相对湿度较大,干通道内板面上容易发生冷凝,从而影响换热器的性能。本文通过可视化的试验装置观察新风风量对干通道内冷凝区域的影响,分析冷凝条件下新风风量对新风出口温度、湿球效率、换热量、冷凝量和耗水量等性能的影响。试验结果显示:增加新风风量可以减少冷凝区域,但当新风风量超过700 m3/h,新风风量对冷凝区域影响较小。减小新风风量可以减少换热,但也可以降低出口温度和耗水量,提高了湿球效率。当风量为500~900 m3/h时,新风出口温度最低为24.57℃,湿球效率最大为57.77%,耗水量最大为1.38 g/s。此外,新风风量对潜热换热量和冷凝量影响较小。

针对目前间接蒸发冷却器材料吸水性较差,只能采用连续布水方式使湿通道表面保持湿润。为此开发了一种多孔陶瓷管式间接蒸发冷却器,利用多孔陶瓷丰富的比表面积来增大水膜与工作空气的接触面积;利用其较好的吸水性快速蓄水,实现间接蒸发冷却器的间歇性淋水,缩短循环水泵运行时间。本文针对淋水密度对多孔陶瓷管式间接蒸发冷却器湿球效率的影响进行了试验研究,结果表明:在多孔陶瓷管完全湿润的情况下,淋水密度越小,湿球效率越高;淋水密度为8.8kg/(m·h),泵连续运行10min,陶瓷管壁可完全侵透,水泵停止间隔100min期间,冷却器的湿球效率最高,而且波动不大,相比传统连续布水方式,节约水泵能耗90%。

风量比是回风风量与新风风量的比值,是间接蒸发冷却器性能的主要影响因素,调节新风风量和回风风量可以得到不同的风量比。在相同的风量比条件下,通过分别调节新风和回风风量试验对比分析两者对间接蒸发冷却器的出口温度、湿球效率、换热量和耗水量等性能的影响。试验发现,当风量比的范围为0.44~0.8时,风量比越小,调节回风风量可以得到更低的出口温度、更高的湿球效率、更低的换热量和更少的耗水量。调节回风风量使得风量比为0.44时,出口温度、湿球效率、换热量和耗水量分别为25.95℃、55.61%、1.29 kW和0.64 g/s,分别比调节新风风量时低0.37℃、高3.15%、低0.89 kW和少0.48 g/s。