無機濕簾式填料露點蒸發冷卻器的實驗研究

張　盼,李　寧,呂　靜,臺佳峰,張　帥,阮夢依（上海理工大學環境與建筑學院,上海200093）

無機濕簾式填料露點蒸發冷卻器的實驗研究

張盼,李寧,呂靜,臺佳峰,張帥,阮夢依（上海理工大學環境與建筑學院,上海200093）

通過對水膜層應具有的性質以及各種不同材料效果的對比分析，選擇了一種無機濕簾材料作為露點蒸發冷卻系統的填料，并進行實驗測試分析。

無機濕簾;露點蒸發冷卻;濕球溫度

0　引言

蒸發冷卻技術[1]利用水的蒸發吸熱制冷。在無熱源條件下，水與空氣間的熱濕交換過程是空氣將顯熱傳遞給水，使空氣的溫度下降，含濕量增加，進入空氣的水蒸氣帶回一些汽化潛熱，水溫逐漸達到空氣的濕球溫度，可以將降溫后的空氣作為送風以降低室溫，這種處理空氣方法稱為蒸發冷卻。

間接蒸發冷卻[2]的優化趨向于露點間接蒸發冷卻，我們選取了其中一個核心問題—應用于露點蒸發冷卻的膜技術，即蒸發水膜的材料特性的研究和對比作為此次研究的主題，選取了一種無機濕簾填料進行露點蒸發冷卻實驗研究。

1　水膜材料的對比分析與選擇

目前市面上比較普遍的材料有：有機填料、無機填料、金屬填料、木絲填料、無紡布填料等幾大類。其中有機填料主要的主要原料是加入某種化學物質的纖維紙漿，無機填料是以玻璃纖維為原料，經結燒形成的高分子復合材料，金屬填料一般是由鋁箔絲或不銹鋼絲制成[2]。夏青[4]等經過總結研究后發現，填料的性能通過影響其降溫加濕能力、外形尺寸、使用壽命等，直接影響了蒸發冷卻過程的效率。填料的性能可以從比表面積、吸濕能力、阻力、熱工性能、除塵能力、物理性能、防腐性能、阻燃性能等八個方面評價。筆者認為對于露點式蒸發冷卻器來說其中最關鍵的性能為比表面積和熱工性能，即單位體積的填料外表面積和水在填料表面的蒸發能力。

結合以上分析，筆者主要關注了比表面積和蒸發性能，同時兼顧前文提到的濕挺性，選擇了某公司生產的無機濕簾填料。已知的其具體參數見表1，圖1為填料實物圖。

表1　無機濕簾填料規格

2　露點式蒸發冷卻測試實驗

2.1實驗機組概況

圖2所示為露點式蒸發冷卻器箱體的結構圖[5]，分為三個組成部分。從上到下依次為，靜壓風箱及分流穩定段、干濕通道箱和分流箱。除箱體外風管尾部連接風機，水側則通過水泵將分流箱最下層收集的循環水送到箱體頂部，通過濕通道上端的水管噴口均勻噴灑在濕通道內，在填料表面形成水膜。

2.2實驗測試工況

本實驗在空氣濕度為30%的情況下，下取5組不同的干球溫度運行，擬干球溫度分別為15℃、20℃、25℃、30℃、35℃進行實驗。筆者選取了入口風速在2m/s左右的風速控制點。

2.3測試結果與分析[7]

（1）圖3為不同的擬入口溫度下，干通道內空氣的溫度變化。其中擬入口溫度為35℃時，干通道內空氣的出口溫度為28.76℃。

（2）從圖4可以看出，擬入口溫度為35℃時，溫降可以達到6.24℃，干濕球溫差隨著擬入口溫度的升高而升高，溫降的變化趨勢接近干濕球溫差的變化趨勢，但又不完全相同，所以說干濕球溫差的變化對露點蒸發冷卻的換熱效果有一定影響，而溫降的變化趨勢反應了實際的制冷效果。

（3）露點蒸發冷卻的換熱效率：，式中：

t1—一次空氣入口干球溫度，℃；

t'1—一次空氣出口干球溫度，℃；

ts—二次空氣入口濕球溫度，℃。

從圖5可以看出，濕球效率整體趨勢是隨著溫度的升高而變大的，除了30℃時濕球效率出現下降的趨勢，這可能是由于實驗過程中系統誤差造成的。

3　結論

通過對露點式蒸發冷卻器的實驗研究，我們可以看出此實驗裝置比傳統空調系統更加節能和環保，但是它的冷卻效果并不理想，最終得到的空氣的溫度并沒有達到濕球溫度以下，這是因為實驗是在空氣的相對濕度為30%的情況下進行測試的，這種情況下空氣的濕球溫度比較低，最終得到的冷卻的空氣溫度較難達到濕球溫度以下；并且此實驗裝置比較簡單。因此今后的實驗研究可以在此基礎上通過增加干、濕通道達到多級蒸發冷卻的目的，實現最終冷卻的空氣溫度達到濕球溫度以下，逼近露點溫度[8]。

[1]黃翔.蒸發冷卻空調理論與應用[M].北京:中國建筑工業出版社,2010:227-228.

[2]周斌.間接蒸發冷卻器中均勻布水的實驗研究[D].西安工程科技學院,碩士學位論文,2005.

[3]李婷,強天偉.直接蒸發冷卻填料的形式和選擇應用[A].潔凈與空調技術,2012.

[4]夏青.蒸發冷卻空調術語標準若干問題的研究[D].西安工程大學,碩士學位論文,2013.

[5]陳俊萍,黃翔,宣永梅.露點間接蒸發冷卻器分析[J].流體機械,2007(11).

[6]周海東,黃翔,范坤.露點間接蒸發冷卻器結構對比分析[A].流體機械,1005-0329(2012)02-0071-07.

[7]張強,郝玉濤,楊雙,馬清波.露點間接蒸發冷卻技術的研究進展及現狀分析[J].制冷與空調,2010(01).

[8]黃翔.國內外蒸發冷卻空調技術研究進展(3)[J].暖通空調,2007,37(04):24-29.

張盼（1994—），女，山東德州人，上海理工大學，本科在讀。