環(huán)境風(fēng)對直接空冷凝汽器換熱影響的研究

彭 剛

（哈爾濱空調(diào)股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

隨著世界空冷技術(shù)的快速發(fā)展和科研水平的不斷提高，國內(nèi)外很多學(xué)者針對在應(yīng)用過程中產(chǎn)生的問題進(jìn)行了研究，找出橫向風(fēng)對直接空冷凝汽器換熱性能的不利影響，通過各種實驗與實踐得出環(huán)境風(fēng)對于換熱影響的因素可分為很多方面，并提出一定的改善方式，利用擋風(fēng)墻、防風(fēng)網(wǎng)、導(dǎo)流裝置等輔助作用，完善空冷凝汽器的換熱作用，在生產(chǎn)生活中起到應(yīng)有的作用。

一、環(huán)境風(fēng)對直接空冷凝汽器換熱的影響

隨著空冷凝汽器的廣泛應(yīng)用，其在使用過程中產(chǎn)生的問題得到了很多學(xué)者的關(guān)注，根據(jù)之前學(xué)者的研究成果來看，環(huán)境風(fēng)對直接空冷凝汽器換熱的影響主要表現(xiàn)在橫向風(fēng)與空冷島結(jié)構(gòu)兩個方面上。

首先，我們先來看一下橫向風(fēng)對直接空冷凝汽器換熱的影響。根據(jù)長久的經(jīng)驗與實驗表明，空冷系統(tǒng)對橫向風(fēng)的阻礙作用，在很大程度上改變了流動的速度和方向，會造成周圍流場的變化，無風(fēng)的條件下氣流分布較為均勻，空冷凝汽器可以正常運作，一旦有橫向風(fēng)出現(xiàn)時，就會因為氣流分布的不均勻造成風(fēng)機(jī)進(jìn)氣量的減少，流場變化嚴(yán)重進(jìn)而影響換熱功能。

一般來說，針對橫向風(fēng)對換熱的影響我們將其分為風(fēng)速影響與風(fēng)向的影響，且兩者是同時存在的。在風(fēng)速方面，當(dāng)空冷凝汽器在運作過程中遇到橫向風(fēng)時，由于風(fēng)機(jī)抽吸造成負(fù)壓區(qū)難以使空氣垂直向上流動，一旦風(fēng)向發(fā)生改變，就會影響風(fēng)機(jī)入口的風(fēng)量，嚴(yán)重了導(dǎo)致?lián)Q熱能力的減弱，受到橫向風(fēng)影響越大，空冷凝汽器的換熱功能就越低，并且越來越嚴(yán)重。另外，對于橫向風(fēng)的風(fēng)向影響而言，當(dāng)風(fēng)向為前方時，由于建筑物的遮擋作用會造成空冷凝汽器風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量的減少，熱風(fēng)回流作用導(dǎo)致風(fēng)機(jī)入口氣流的溫度升高；當(dāng)風(fēng)向為后向時，因為沒有建筑物的遮擋，才能進(jìn)一步的改善直接空冷凝汽器的換熱狀況。

另外，是直接空冷凝汽器整體結(jié)構(gòu)對換熱功能的影響。在橫向風(fēng)的風(fēng)速與風(fēng)向兩個方面保持良好的狀態(tài)下，空冷結(jié)構(gòu)中的平臺高度、間距以及擋風(fēng)墻高度會直接影響換熱功能的使用。受到橫向風(fēng)的影響，當(dāng)流場發(fā)生一定的變化時，會出現(xiàn)不同風(fēng)速，會影響到平臺的高度和距離，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)入口氣流角度的不平衡，造成凝汽器進(jìn)氣量的減少，對換熱功能產(chǎn)生不利的影響，降低直接空冷凝汽器的換熱效率。在平臺間距方面，增大距離，在橫向風(fēng)出現(xiàn)時可以削弱熱風(fēng)回流對其換熱功能的不利影響；同時，設(shè)置擋風(fēng)墻可以有效緩解橫向風(fēng)作用下的氣流偏移現(xiàn)象，在適當(dāng)?shù)母叨认聯(lián)Q熱效率會隨之提高，但是，高度不應(yīng)過高，否則就會產(chǎn)生反作用力，降低換熱效率。

二、改善環(huán)境風(fēng)對直接空冷凝汽器換熱的影響

根據(jù)環(huán)境風(fēng)對直接空冷凝汽器換熱影響的研究，主要原因是橫向風(fēng)與凝汽器構(gòu)件的影響，針對出現(xiàn)的問題，我們探討一些處理的方式方法，盡量減少影響，充分發(fā)揮直接空冷凝汽器的換熱作用。

1 對直接空冷凝汽器加裝防風(fēng)網(wǎng)

由于橫向風(fēng)風(fēng)速與風(fēng)向?qū)χ苯涌绽淠鲹Q熱作用的影響，我們考慮對其加裝一種多孔防風(fēng)網(wǎng)，進(jìn)一步穩(wěn)定流場的變化程度，保證溫度與透氣性的良好。首先，這種特殊的防風(fēng)網(wǎng)可以有效的阻礙橫向風(fēng)的吹入，對來流中較大的風(fēng)力進(jìn)行過濾作用，并應(yīng)用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的摩擦功能，對來流進(jìn)行分割減弱，這樣進(jìn)入內(nèi)部的平均風(fēng)速就會降下來，穩(wěn)定了空冷凝汽器換熱過程中的流場，減少影響。

另外，防風(fēng)網(wǎng)的加裝，有效的彌補了擋風(fēng)墻出現(xiàn)的不足現(xiàn)象，有利于減少橫向風(fēng)對空冷換熱的不利影響。多孔防風(fēng)網(wǎng)安裝后，進(jìn)一步緩解了橫向風(fēng)的風(fēng)速，起到過濾作用，保證風(fēng)機(jī)入口空氣的穩(wěn)定流暢，促進(jìn)空冷凝汽器換熱效率提升。但是，對于防風(fēng)網(wǎng)的加裝對高度和開孔率有一定的要求，這點需要特別注意。一般在安裝時，防風(fēng)網(wǎng)會在擋風(fēng)墻的下沿位置，通過裝置固定上，才能起到一定的作用，同時防風(fēng)網(wǎng)開孔率的選擇是直接影響防風(fēng)效果，在加裝時還要考慮防風(fēng)網(wǎng)的使用壽命，可及時更換，以保證防風(fēng)效果，保證直接空冷凝汽器正常換熱。

2 對直接空冷凝汽器加裝擋風(fēng)墻

在很早以前，就有研究人員提出在空冷系統(tǒng)上擋風(fēng)墻的基礎(chǔ)之上加裝下?lián)躏L(fēng)墻，兩者同時作用，才能更有效的達(dá)到改善環(huán)境風(fēng)影響的目的。加裝的下?lián)躏L(fēng)墻在遇到較強風(fēng)速的環(huán)境風(fēng)時，會有防止壓回的熱空氣重新被風(fēng)機(jī)吸入，弱化進(jìn)入風(fēng)機(jī)空氣的高溫，保持運作的穩(wěn)定性，改善換熱器換熱性能，提高運作效率。但是，通過實驗證明發(fā)現(xiàn)，雖然下?lián)躏L(fēng)墻對風(fēng)機(jī)回流造成的不利影響產(chǎn)生一定的緩解作用，也同時阻礙了一般空氣的正常進(jìn)入，嚴(yán)重影響了風(fēng)機(jī)出力，以及所需橫向風(fēng)的流通面積，根據(jù)這種情況的發(fā)生，在系統(tǒng)應(yīng)用中可以加裝曲面擋風(fēng)墻，既可以對橫向風(fēng)進(jìn)行導(dǎo)流作用，還可以對橫向風(fēng)增大造成的風(fēng)機(jī)出力低起到有效的改善作用。

3 對直接空冷凝汽器加裝導(dǎo)流裝置

根據(jù)橫向風(fēng)出現(xiàn)對換熱效率的不良影響，我們可以從空冷凝汽器構(gòu)件方面出發(fā)，加裝導(dǎo)流裝置，改善橫向風(fēng)的風(fēng)向，減少不利因素，促使風(fēng)機(jī)正常運作，促進(jìn)直接空冷凝汽器正常換熱功能，提高換熱效率。在安裝時，導(dǎo)流裝置需要按照一定的角度進(jìn)行，在環(huán)境風(fēng)風(fēng)速較強的情況下，運用導(dǎo)流作用，將進(jìn)入風(fēng)機(jī)的風(fēng)量保持在一定的穩(wěn)定值內(nèi)，有效的起到削弱橫向風(fēng)不利影響的作用，促進(jìn)空冷單元的換熱作用。

但是，只是依靠導(dǎo)流裝置的作用，還不是最完善的方式。導(dǎo)流裝置可以有效的改善前排風(fēng)機(jī)的處理情況，卻無法作用于后排風(fēng)機(jī)的運作，甚至造成不利影響。橫向風(fēng)一旦風(fēng)速有較大的變化，當(dāng)通過導(dǎo)流裝置時，導(dǎo)致后排風(fēng)機(jī)受風(fēng)面積小，空氣量減少，進(jìn)而影響整體的換熱性能。因此，在此基礎(chǔ)上，我們可以設(shè)想將導(dǎo)流裝置用導(dǎo)流網(wǎng)的方式進(jìn)行替換，安裝于擋風(fēng)墻的下方。此種方法雖然沒有應(yīng)用于實際系統(tǒng)運作中，但是通過試驗，導(dǎo)流網(wǎng)的增設(shè)不僅僅可以改善橫向風(fēng)的風(fēng)向，不會影響下游空冷單元的進(jìn)風(fēng)量，還能有效的緩解橫向風(fēng)的風(fēng)速，對于改善環(huán)境風(fēng)對直接空冷凝汽器換熱影響有非常好的效果。

[1]丁振宇，等.環(huán)境風(fēng)對直接空冷島換熱的影響[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2011.

[2]楊立軍，等.風(fēng)場影響下直接空冷系統(tǒng)熱風(fēng)回流率的空間分布特性[J].工程熱物理學(xué)報，2011.