涂抹式表面蒸发冷却器实验研究

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蒸发冷却在空调系统中有着广泛的应用，如空气水喷淋室、冷却塔等。而冷却塔的噪音污染及安装占地面积等问题在某些特定场合的应用中被凸显出来，如地铁车站空调系统。为探求新的合理的地铁空调系统末端排热的方法，充分利用地铁中排风通道的长大空间及通风系统，本文提出一种对冷却水进行降温的新的蒸发冷却换热方式——涂抹式表面蒸发冷却，即在换热器的金属外表面喷淋蒸发水的同时，采用涂抹装置进行旋转涂抹，使外表面保持湿润而不具有较厚的流动水膜，通风环境下水在湿润的金属表面直接蒸发吸热，带走换热器内部冷却水的热量。本文对这一蒸发冷却换热方式开展了实验研究。
　　通过对多种换热器型式的比较，设计制作适合旋转涂抹蒸发冷却的换热器——双螺旋盘管换热器。涂抹式布水要求换热器具有紧凑、平整的换热表面以便对整个换热表面进行涂抹布水，并尽可能的减小涂抹器的尺寸和阻力。双螺旋盘管换热器能够很好的适应涂抹式布水，同时具有较好的承压能力和换热性能。双螺旋盘管换热器以两根并行的铜管盘旋而成，管间通过点焊固定，在盘管中心用 U形接头连接，整个换热器由进、回水螺旋管两部分组成。
　　设计制作了符合实验要求的涂抹布水器。涂抹布水器由补水器和涂抹刷组成，前者通过对涂抹刷与换热器接触部位进行定点喷淋补充蒸发水量，后者使喷淋水在换热器表面形成覆膜。补水器要求实现小水量均匀补水，而涂抹刷要求具有亲水性、耐磨性和弹性，并且能够深入盘管间隙完成涂抹。通过对多种涂抹布水器的实验对比，最终确定采用补水管+喷嘴与猪鬃涂抹刷组合的涂抹布水器。
　　分析了涂抹式表面蒸发冷却器的传热传质过程及外表面蒸发水的覆膜的形成机理。冷却水热量通过对流换热传递给管壁，然后外表面覆膜通过导热的方式从管壁吸热，最后通过蒸发以潜热的形式进入空气中。该换热过程与闭式冷却塔的最大区别在于其蒸发过程直接在换热器表面进行。覆膜主要是通过涂抹布水器的机械作用而形成的，它是保持换热器外表面充分湿润且具有局部块状分布的特殊水膜，其分布状态的主要影响因素为水的表面张力和换热器外表面的亲水性能。
　　搭建了低速直流风洞实验台，整个实验台由风洞系统、冷却水系统和涂抹水系统组成。风洞系统用以调节气流速度及安装固定换热器，由风道和风机组成；冷却水系统为实验提供37℃左右的热水，由供水系统和温控系统组成；涂抹水系统为完成对整个换热器表面的涂抹布水服务，实现对换热器表面的周期性布水，形成均匀连续的覆膜，并使得蒸发过程直接在换热器表面进行，由中空传动轴、旋转补水连接器、补水筒和传动装置等主要部件组成。
　　最后，利用低速直流风洞实验系统对涂抹式表面蒸发冷却换热器的换热性能及其影响因素进行了实验研究。主要考察外掠空气温度、湿度和速度、冷却水流量和温度、涂抹转速和涂抹水量以及换热器管径和长度等对换热性能的影响。

著录项

作者
唐新邵;
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作者单位

重庆大学;

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授予单位重庆大学;
学科供热、供燃气、通风及空调工程
授予学位硕士
导师姓名肖益民;
年度 2010
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类热交换及其设备;
关键词
涂抹布水; 表面蒸发冷却器; 双螺旋盘管换热器; 覆膜技术;

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