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蒸发式冷凝冷却设备的应用状况和研究进展

日期: 2017-08-12
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1.由于人口膨胀和经济发展,水资源短缺的现象正在世界许多地方相继出现,尤其是城市缺水状况,越来越加剧。我国的水力资源可开发量虽达3·79亿千瓦,但人均不到0·3千瓦。《中国节水技术政策大纲》中指出:“大力发展和推广工业用水重复利用技术,提高水的重复利用率是工业节水的首要途径,发展高效冷却节水技术是工业节约用水的重点。”冷凝冷却设备是工业耗能耗水大户,制冷冷却耗能量占工业用能的13%~15%,耗水占工业用水的70%~80%,而间接冷却用水又占冷却用水的70%~80%。也正是在这样的情况下,蒸发式冷凝技术应运而生,成为水循环重复利用的重要技术之一。蒸发式冷凝技术在航空、电力、机械、纺织等工业领域中起着重要作用。同时,冷却塔、喷淋塔、蒸发式冷凝器等就是冷却水重复利用的关键设备,蒸发式冷凝器的节能、节水效果不仅在理论上是明显的,在实际应用中也得到很好的证明。所以,研究和发展蒸发式冷凝冷却设备,极具现实意义。
 
    2蒸发式冷凝器
 
    根据蒸发式冷凝器的工作原理可知,由于蒸发式冷凝器主要利用水的汽化潜热带走制冷剂冷凝过程中放出的冷凝热量,所以冷却水的用量要比水冷式冷凝器少得多。实际补充水量为水冷式的1/25-1/50,其特别适用于缺水地区。
 
    对各种冷凝器的性能与耗水情况分别进行了比较。据计算,以氨为制冷剂,产冷量在3·8×106kJ/h时,蒸发冷凝器比壳管式冷凝器平均每年节电3·4×105kWh。
 
    3蒸发式换热器的理论研究进展
 
    3·1国外理论研究进展
 
    国外的蒸发冷凝技术发展比较早,所取得的理论和研究成果也比较高。蒸发式冷凝设备基本传热传质理论是在1925年由merkel所提出并发展起来的,为以后的理论研究奠定了基础。之后在二十世纪中期,S·G·Chuklin、尾花英郎等提出了关于蒸发式冷凝器设计的普遍化方法。Parker和Treyball研究了蒸发式冷却器的传热、传质性能,阐明了蒸发式冷却器的传热、传质机理。对蒸发式冷凝器与凉水塔混合系统的实验表明此系统能显著降低冷凝温度,并节约换热面积。开发了一套用于设计水平或竖直放置的光管、翅片管蒸发式冷凝器与凉水塔混合系统的计算机程序。对竖直管蒸发式冷却器做了传热传质试验研究,结果表明控制热阻发生在空气与水的交界面,并建立了适用于光滑竖直管蒸发式冷凝器性能计算的经验关联式。对蒸发式换热器(凉水塔、流体冷却器、冷凝器)做了性能模拟,其模拟算法与制造厂家(美国巴尔的摩)提供的数据差别在±3%以内。对几种蒸发式冷却器芯体的设计方案做了模拟计算探讨,发现添加的塑料材料(Munter)可以显著地增强光滑管冷却器的传热性能,而不需要使用成本很高的翅片管以增加传热面积。给出了蒸发式冷凝器一种新传热传质数学模型,该模型准确的描述了传热传质过程;编制了适用于光管蒸发式冷凝器的计算机仿真模拟程序,通过试验验证,其计算结果同试验结果相比较平均误差为3%,其中最大误差也不超过20%;并且计算结果具有很高的精度,验证了计算机程序的合理性。]研究了在负的大气压下蒸汽混合物对DCXs型换热器的性能影响,通过试验测试研究了DCXs型换热器中入口处不凝性气体的影响,给出了数学计算模型,并指出该模型可为冷凝器设计提供依据。


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