板式蒸发式冷凝器热工性能实验

　　利用液膜进行传热传质已经成为动力、化工、制冷、轻工、食品等工业中最重要的单元操作之一。液膜传热传质具有以下特点：效率高，强度大，温度或浓度梯度小;流量小，消耗功率少;液-固、气-液相之间的接触面积大，传热传质充分，过程时间短;设备简单，操作维护方便等。因此，在冷凝、冷却、蒸发和吸收过程中，液膜传热传质已作为一项高效强化技术得到了广泛应用^[1]。

　　板式蒸发式冷凝器是利用薄膜传热传质理论和蒸发冷凝传热理论研发出来的一种高效节能节水换热设备，主要利用水的蒸发潜热带走工艺流体热量，完成对工艺流体的冷凝冷却过程，同时实现水的重复利用，属典型的以传质带动传热的换热设备。目前，国内外应用及研究的蒸发式冷凝器的核心部件主要是换热盘管，其研究主要集中在管型的设计、改进及管表面的处理^[2-9]，从而改善水与空气的流动和分布，而关于板式蒸发式冷凝器的研究和报道较少。板式降膜蒸发在海水淡化及化工领域有所应用，但运行工况条件有所不同，表现出的热力特征与蒸发式冷凝器有很大不同^[10-12]。本文作者开发出的板式蒸发式冷凝器与传统的管式蒸发式冷凝器相比，结构更为紧凑，更适合于民用空调制冷领域，并已应用于具体工程实践。但目前公开的文献对该种冷凝换热设备的研究并不多见，为此，本文作者对影响板式蒸发式冷凝器热工性能的主要因素——空气的湿球温度、冷凝温度、相对湿度做了实验研究。得出的相关结论为板式蒸发式冷凝器的优化设计和传热传质机理的研究提供重要依据。

　　1 工作原理

　　板式蒸发式冷凝器主要由板式换热元件、水循环系统及风系统三部分组成，其中换热元件由传热波纹板片组成，板间装有 PVC 填料。板式蒸发式冷凝器是将冷却塔与冷凝器进行复合，将传统的水冷和风冷冷却塔的二次冷却换热过程合二为一。冷却水用循环水泵压送到竖直排列的冷凝板束的上方，经布水装置将水喷洒到板束上，当制冷压缩机排出的过热蒸汽进入冷凝换热板内时，冷却循环水连续不断地喷淋在换热板外侧，在冷凝板片的外表面形成下流水膜，水膜从冷凝板壁吸取制冷剂的热量后，部分水蒸发为蒸汽，被快速流动的空气带走，这样就有效地利用水的蒸发潜热，以较少的循环冷却水达到板内制冷剂气体冷凝冷却的目的，增强传热效果。空气的作用主要是将冷凝板片外受热蒸发的水蒸气带走，当空气温度低于水温时，也可以起到一定的冷却作用。空气自下而上或者与喷淋水成交叉流动从水膜表面吹过时，除把水蒸气带走外，还夹带一部分小水滴。为了减少水的吹散损失，在冷凝板束与风机之间加装挡水板，起到分离空气中夹带水滴的作用。实验系统工作流程图如图1所示。