非饱和蒸发式冷却器传热性能实验研究

　　摘 要 蒸发式冷却器因其明显的高效、节能优势，在制冷及其他工业领域中得到了广泛的应用。由于蒸发式冷却器的换热过程涉及质扩散和气液两相流，其性能涉及的相关因素较多，所以针对一套完整的蒸发式冷却器进行性能测试，以分析这些因素对蒸发式冷却器能的影响。实验结果表明，降低管内冷却水流量，增加风量和喷淋水量均可提高蒸发式冷却器的冷却效率。对于结构参数及工艺参数一定的蒸发式冷却器，影响其性能最大的因素为风量，其次为环境湿球温度，再次为喷淋水量。

　　蒸发式冷却器是一种将水冷与空冷、传热与传质过程融为一体且兼有两者之长的高效节能冷却设备，具有节能、节水、结构紧凑、易安装维护、运行费用低等优点[1-3]。近十年的研究、开发和推广的实践证明，蒸发冷却技术不仅可以广泛应用于暖通空调制冷领域[4-7]，单独地或与其他制冷方式相结合去面对环保、节能、经济及室内空气品质的联合挑战,而且在炼油、冶金、力、轻工等工业领域中也有着广阔的应用前景[8-10]。

　　1 蒸发式冷却器概况

　　1.1 工作原理简介

　　蒸发式冷却器主要利用自然条件中空气的干湿球湿度差使水蒸发来移除被冷却工艺流体热量。图1为上海某公司生产的蒸发式冷却器的典型形式。它主要由冷却盘管、水循环系统及风机三部分组成。循环水用循环水泵压送到换热盘管的上方，经喷嘴或其它喷淋装置喷洒到盘管表面，当高温冷却水进入盘管?，循环水连续不断的喷淋在盘管表面，形成水膜流下，水膜通过壁面吸收热量后，在与水膜表面空气焓差推动作用下，部分水蒸发为蒸汽，被快速流动的空气带走，这样就有效的利用水的蒸发潜热，以较少的水达到高温冷却水快速冷却的目的，增强传热效果。

　　2 性能影响因素

　　国内外不少学者对蒸发式冷却器的传热传质机理进行了研究，研究普遍认为除了被冷却工艺流体的设计参数外，风量、喷淋水量、喷淋水水温、外界空气的干湿球温度等运行参数对蒸发式冷却器的性能都有影响[11-12]，且这些因素是相互关联，如蒸发式冷却器内风速与喷淋密度。由于蒸发式冷却器的换热过程涉及质扩散和气液两相流，其性能涉及的相关因素太多。所以这里针对一套完整的蒸发式冷却器系统进行性能测试，以分析这些因素对蒸发式冷却器性能的影响。

　　2.1实验台概述

　　测试用蒸发式冷却器其外形如图2所示，其结构形式与图1相同。换热面积为31.2m2，椭圆管尺寸Ф31.8mm×21.6mm×1.5mm，一组共37根，长1.25m，8层叉排分布，整体热浸锌。蒸发式冷却器外形尺寸为1420×1140×3398mm3。风机额定功率3kW，水泵额定功率5.5kW。