冷卻冷凝器

冷卻冷凝器傳熱傳質(zhì)機(jī)理

冷卻段與冷凝段是以氣體中可凝氣的露點(diǎn)來(lái)劃分的。從設(shè)備的氣體入口至氣溫為露點(diǎn)時(shí)的位置為冷卻段，從露點(diǎn)時(shí)的位置至設(shè)備氣體出口為冷凝段。在冷卻段，含不凝性氣體（不凝氣）和可凝性蒸汽（可凝氣）的不飽和氣體，因其中的可凝氣尚未達(dá)到飽和，氣體成分不發(fā)生變化，氣體熱量?jī)H通過(guò)氣體界膜傳給換熱管表面，如圖1所示。

冷卻冷凝器設(shè)備設(shè)計(jì)方法

設(shè)備設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求，完成結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)和傳熱傳質(zhì)計(jì)算。傳熱傳質(zhì)計(jì)算是根據(jù)氣體物性和設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算傳熱系數(shù)和傳熱面積。其計(jì)算結(jié)果全面地反映出設(shè)備內(nèi)部傳熱傳質(zhì)過(guò)程，因而可根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)影響熱效率的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行必要的調(diào)整，使設(shè)備滿(mǎn)足工藝要求并具有較高的熱效率。所以，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳熱傳質(zhì)計(jì)算不僅同時(shí)進(jìn)行而且相互制約。通過(guò)對(duì)傳熱傳質(zhì)機(jī)理及其基本計(jì)算方法的分析研究，設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程采用下述方法和步驟。

1）根據(jù)氣體入口處可凝氣分壓，由相平衡計(jì)算氣體露點(diǎn)。

2）劃分階段。氣體入口溫度至露點(diǎn)為冷卻段；從露點(diǎn)到氣體出口為冷凝段。按氣體溫度將冷凝段分為3一7個(gè)計(jì)算區(qū)間，保證計(jì)算精度。

3）假設(shè)氣體在各溫度點(diǎn)的壓力及氣體由入口至設(shè)備出口的總壓力降HP。

4）各區(qū)間熱量、物料衡算。計(jì)算兩相鄰溫度點(diǎn)氣體所放出的熱量以及在各溫度點(diǎn)氣體和已凝可凝氣的流率、冷卻水溫度。

5）計(jì)算各區(qū)間氣體傳熱單元數(shù)。

6）初估換熱面積。

7）設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)初估換熱面積，選擇換熱管規(guī)格及材質(zhì)，進(jìn)行管束設(shè)計(jì)，從而得出排管參數(shù)、設(shè)備直徑、折流板數(shù)量等設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸。

8）計(jì)算殼側(cè)平均傳熱膜系數(shù)及流動(dòng)壓力降。

9）設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)確定。當(dāng)傳熱傳質(zhì)計(jì)算結(jié)果同時(shí)滿(mǎn)足下列條件時(shí)，設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳熱傳質(zhì)計(jì)算結(jié)束，設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)確定，可進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)。

（1）初估的傳熱面積不小于所需傳熱面積；

（2）假設(shè)的設(shè)備總壓力降HP與計(jì)算出的總壓力降P_x之差的絕對(duì)值，小于給定的計(jì)算誤差；

（3）在工藝設(shè)計(jì)允許的條件下，設(shè)備傳熱面積達(dá)到或接近最小傳熱面積。

10）設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整。當(dāng)計(jì)算結(jié)果不滿(mǎn)足上述條件時(shí)，應(yīng)進(jìn)行設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整或重新估算總壓力降，重復(fù)其后的設(shè)計(jì)步驟，直至滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。在傳熱傳質(zhì)計(jì)算過(guò)程中，需計(jì)算較多的傳熱傳質(zhì)系數(shù)。對(duì)不同的氣體物性和設(shè)備形式，其計(jì)算公式也各不相同?？筛鶕?jù)設(shè)備的使用場(chǎng)合和具體工藝條件選擇合理的計(jì)算公式。

冷卻冷凝器工作原理

蒸發(fā)冷卻冷凝器以水和空氣作為冷卻介質(zhì)，用水的蒸發(fā)帶走制冷劑的冷凝熱，工作時(shí)，冷卻水由水泵送至冷凝管組上部噴嘴，均勻地噴淋在冷凝板管外表面，形成一層很薄的水膜，高溫汽態(tài)制冷劑由冷凝管組上部進(jìn)入，被冷凝板管外表面冷卻水吸收熱量后凝結(jié)成液體從下部流出，吸收熱量的冷卻水一部分蒸發(fā)為水蒸汽，其余落在冷凝器下部集水槽內(nèi)，供水泵循環(huán)使用。冷凝器頂部的風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫空氣以3~5m/s的速度掠過(guò)冷凝板管促使水膜蒸發(fā)，強(qiáng)化冷凝管外放熱，同時(shí)使吸熱后的水滴在下落過(guò)程中被空氣冷卻，促使水蒸汽隨空氣排出，未蒸發(fā)的水滴被脫水器阻擋落入集水槽，內(nèi)設(shè)浮球閥控制補(bǔ)充冷卻水。

冷卻冷凝器蒸發(fā)冷卻冷凝器應(yīng)用氣象條件

理論上，直接蒸發(fā)制冷，空氣可獲得的最低溫度為濕球溫度，間接蒸發(fā)制冷，空氣可獲得的最低溫度為露點(diǎn)溫度。根據(jù)蒸發(fā)冷卻冷凝器的工作原理可知，濕球溫度與干球溫度差值越大，蒸發(fā)冷卻冷凝器的蒸發(fā)冷卻效果越好。在北方較干燥的地區(qū)，采用蒸發(fā)冷卻冷凝器，可以得到較高的換熱效率。

冷卻冷凝器蒸發(fā)冷卻冷凝器與集中水冷系統(tǒng)的比較

對(duì)已建核心機(jī)房樓風(fēng)冷型空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，需綜合考慮安全性、穩(wěn)定性以及換熱效率?？梢圆捎谜舭l(fā)冷卻冷凝器或集中冷卻水型空調(diào)系統(tǒng)；在冷凝方式、冷凝溫度、對(duì)風(fēng)冷室外機(jī)改造方法、工程量、占地面積、系統(tǒng)復(fù)雜程度、靈活性、運(yùn)行穩(wěn)定性、系統(tǒng)安全性、擴(kuò)容靈活性等方面，蒸發(fā)冷卻冷凝器均比較優(yōu)越。

由此可見(jiàn)，配置蒸發(fā)冷卻冷凝器的機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1） 系統(tǒng)制冷量高，運(yùn)行能耗低。同樣環(huán)境溫度條件下，蒸發(fā)冷凝溫度較風(fēng)冷型機(jī)組低5~8度，較冷卻水型機(jī)組低2~5度，提高了制冷劑單位流量的制冷量，可有效減少壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間，降低空調(diào)能耗。數(shù)據(jù)顯示蒸發(fā)冷卻型比風(fēng)冷型空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能30%左右，可以達(dá)到空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行的目的。

2 ） 系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用低。市場(chǎng)上的蒸發(fā)冷卻冷凝器采用耐腐蝕高導(dǎo)熱性金屬材質(zhì)板管，利用高效平面液膜換熱技術(shù)，清洗維護(hù)方便 ，長(zhǎng)期運(yùn)行換熱效率高。

3 ） 系統(tǒng)控制先進(jìn)。采用智能化控制手段，功能齊全，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行安全可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)冷凝器與室內(nèi)機(jī)聯(lián)動(dòng)控制；具有機(jī)組啟停程序管理、全功能故障報(bào)警及自我診斷等功能；同時(shí)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)具備缺水保護(hù)功能，達(dá)到節(jié)能、安全、可靠的高效運(yùn)行。