淺談國內蒸發式冷凝器現狀

吳敵 廣東美的暖通設備有限公司

淺談國內蒸發式冷凝器現狀

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眾所周知，工業用水量巨大，主要包括冷凝（冷卻）用水、洗滌用水、熱力和工藝用水三部分。其中，工業冷卻水用量占工業用水總量的80%左右[1]。國家提出：“大力發展和推廣工業用水重復利用技術，提高水的重復利用率是工業節水的首要途徑，發展高效冷卻節水技術是工業節約用水的重點”[2]。蒸發式冷凝器冷凝效率高，節能節水，研究價值和應用價值較大。

一、蒸發式冷凝器概況

冷凝器將高溫、高壓的氣體冷凝為液態，是工業中常用換熱設備之一，廣泛用于化工、冶金、建材石油、電力、石油等行業。通常可根據冷源的不同，將冷凝器分為空冷式冷凝器、水冷式冷凝器及空冷水冷組合式冷凝器三種類形。蒸發式冷凝器是空冷水冷組合式冷凝器的一種，冷凝效率很高]。

蒸發式冷凝器的換熱不僅存在顯熱交換，而且存在潛熱交換，并且以潛熱交換為主，優點如下：

1.冷凝效果好：由于水的蒸發潛熱大，吸收管內熱量多，所以對熱氣體的冷凝效果好。

2.節水與水冷式冷凝器相比，蒸發式冷凝器需要的循環水量小，水的蒸發量也較小，因而耗水量較小。

3.節能：采用蒸發式冷凝器的制冷系統，其冷凝溫度可以設計得比風冷式或水冷式冷凝器更低一些，蒸發式冷凝器與冷卻塔加管殼式冷凝器的系統比較，壓縮機動力消耗可節約10%以上，與空冷式冷凝器比較，可節約30%以上。蒸發式冷凝器的風機動力消耗與水冷式的冷卻塔相近，僅為空冷式的三分之一。

4.安裝維護方便，占地面積小，運行費用低：蒸發式冷凝器將水冷式冷凝器與冷卻塔結合起來，傳熱效率高，結構緊湊，占地面積小，比水冷式冷凝器和冷卻塔兩者的投資總和小，且大大降低了運行費用，故蒸發式冷凝器的應用日益廣泛。

二、國內蒸發冷凝器產品現狀

目前國內主要有兩家合資的主導廠商：上海的益美高(同美國EVAPC公司合資)和大連冰山集團的巴爾第摩(同美國BAC公司合資)，其他的廠家質量與國外有較大檔次的差別。

填料蒸發式冷凝器以巴爾第摩生產的CXV形蒸發式冷凝器[5]為代表：將冷凝器和涼水塔合二為一，但在冷凝盤管下部仍然保留一段有填料PVC的熱交換層，以降低循環水溫。冷凝器內的空氣流在填料熱交換層部分主要采用錯流形式，在盤管部分則是水流和空氣流平行同方向流入，再錯流流出。張金翼在淺談CXV形蒸發式冷凝器一文中以實際例子說明了CXV形空冷器的良好運行效果[6]。

北京和海益制冷科技有限公司研發設計的AEC系列節能空冷蒸發式冷凝器，分為節能空冷低溫防垢冷卻段和高效噴淋蒸發冷卻冷凝段兩大換熱組件。該裝置的應用使AEC系列節能空冷蒸發式冷凝器比現有的蒸發式冷凝器節水30%、節電20%。由于采用了分段冷卻冷凝的方式，使進入噴淋蒸發冷卻冷凝段的流體溫度降至600℃以下微結垢區，避開了65℃以上易結垢區，真正實現了噴淋蒸發冷卻冷凝段的低溫防垢，使蒸發盤管始終保持高效的換熱效率，節省了大量維護工作和運行費用。

組合蒸發式冷凝器在實際應用中存在的問題表現在以下方面：

首先是結垢問題。實驗和應用表明，污垢是影響蒸發式冷凝器盤管換熱性能的最主要因素之一。因此：為了最佳的傳熱效率和最長的使用壽命，應考慮循環水的水質處理和循環水的循環周期，并采用較為先進的防結垢技術。通過實踐檢驗，采用此噴淋式循環清洗工藝系統對蒸發式冷凝。器盤管的清洗切合實際而且相當有效。

其次是腐蝕問題。由于蒸發式冷凝器是在潮濕的環境下運行的，易于腐蝕，所以其換熱盤管、箱體以及風機電機都需要采用防腐處理。換熱盤管的腐蝕問題是制約蒸發式冷凝器發展的關鍵因素，蒸發式冷凝器的換熱盤管一般采用整體熱浸鋅防腐，并且要保證鍍鋅層的厚度，鍍鋅層的厚度不夠或者鍍鋅不均都會影響蒸發冷的性能和壽命。

第三是噴頭經常堵塞，引起冷凝管組沒有被均勻潤濕，使冷凝壓力升高，需要經常清洗，既浪費人力又影響生產。有些廠家把噴頭改為類似淋水式冷凝器的重力配水器(也稱為溢流槽)，運行表明這種配水消除了噴嘴堵塞的缺點，又使用可靠、易清洗、保養，并能保證冷凝管組均勻被潤濕。

最后是水量和風量的合理分配問題。理論研究發現，水量和風量是影響蒸發冷的主要因素之一。過大的水量和風量都不能使換熱器高效的運行，所以合理的分配冷凝器的水量和風量對提高換熱器的性能有很重要的影響。

三、國內蒸發式空冷器理論研究

水膜蒸發式空冷器中，從管內熱流體到濕空氣整個傳熱過程的總熱阻包含工藝介質與管內壁對流傳熱熱阻、管壁導熱熱阻、管內外污垢熱阻、管外壁與水膜對流傳熱熱阻和水膜與空氣傳熱熱阻。

國內許多學者都對蒸發式空冷器的管內外傳熱系數做過研究，并通過實驗擬合出相應的傳熱系數關聯式。現有的經驗、半經驗關聯式計算的管內熱流體傳熱系數比較符合工程實際，但水膜與管外壁的傳熱系數關聯式及水膜與空氣的傳熱系數關聯式尚有較大分歧。

組合式蒸發式冷凝器因其各方面具有的顯著優點，越來越受到重視。蒸發式冷凝器的發展首先應基于理論研究，只有理論的完善和創新才能從根本上解決目前產品在性能和應用中存在的問題。

蒸發式冷凝器的冷凝效果受氣候條件限制，要想使得蒸發式冷凝器得到更大的推廣應用，科研單位和生產廠家應相互合作，建立各地氣候數據庫，根據具體情況設計制造蒸發式冷凝器也是一個發展方向。

[1]Knebel DE. Evaporative condensing minimizes system power requirements[J]. Heating，Piping and Air Conditioning. 1997(4).

[2]中國節水技術政策大綱[J].海南政報.2005(13):15-23.

[3]李衛軍，董曉強，楊君.蒸發式冷凝/冷卻技術的應用及研究進展[J].制冷與空調.2010(01):40-44.

[4]李明基.EXV型蒸發式冷凝器設計計算系統的研制[D].大連海事大學，2009.

[5]喬慧芳.蒸發式冷凝器強化傳熱及強度分析[D].鄭州大學，2008.

[6]張金翼.淺談CXV型蒸發式冷凝器[J].制冷與空調.1999(03):68-69.

[7]侯子午.AEC蒸發式冷凝器[J].中國高新技術企業（中旬刊）.2012(1):101.

[8]李鵬飛，王志遠，薛玉卿等.蒸發式換熱器研究進展和應用狀況[J].制冷.2008(03):52-58.