[摘要]着重比较了不同型式冷凝器的相关应用参数;对蒸发式换热器国内外研究进展和国内应用状况进 行了介绍;分析总结了蒸发式冷凝器在应用中存在的问题,并针对相关问题提出了相应对策;最后,指明 了蒸发式冷凝器的应用前景和发展方向,并通过实践证明了节能型的产品在国内外具有良好的市场。
1 引言
由于人口膨胀和经济发展,水资源短缺的现象 正在世界许多地方相继出现,尤其是城市缺水状 况,越来越加剧。我国的水力资源可开发量虽达 3·79亿千瓦,但人均不到0·3千瓦。《中国节水技 术政策大纲》中指出:“大力发展和推广工业用水 重复利用技术,提高水的重复利用率是工业节水的 首要途径,发展高效冷却节水技术是工业节约用水 的重点。”冷凝冷却设备是工业耗能耗水大户,制 冷冷却耗能量占工业用能的13%~15%,耗水占工 业用水的70%~80%,而间接冷却用水又占冷却用 水的70%~80%[1]。也正是在这样的情况下,蒸发 式冷凝技术应运而生,成为水循环重复利用的重要技术之一。蒸发式冷凝技术在航空、电力、机械、 纺织等工业领域中起着重要作用。同时,冷却塔、 喷淋塔、蒸发式冷凝器等就是冷却水重复利用的关 键设备,蒸发式冷凝器的节能、节水效果不仅在理 论上是明显的,在实际应用中也得到很好的证 明[2]。所以,研究和发展蒸发式冷凝冷却设备,极 具现实意义。
2 蒸发式冷凝器
根据蒸发式冷凝器的工作原理可知,由于蒸发 式冷凝器主要利用水的汽化潜热带走制冷剂冷凝过 程中放出的冷凝热量,所以冷却水的用量要比水冷 式冷凝器少得多。实际补充水量为水冷式的1/25- 1/50,其特别适用于缺水地区。
文献[3]和文献[4]对各种冷凝器的性能与 耗水情况分别进行了比较。据计算,以氨为制冷 剂,产冷量在3·8×106kJ/h时,蒸发冷凝器比壳管 式冷凝器平均每年节电3·4×105kWh[5]。
3 蒸发式换热器的理论研究进展
3·1 国外理论研究进展
国外的蒸发冷凝技术发展比较早,所取得的理 论和研究成果也比较高。蒸发式冷凝设备基本传热 传质理论是在1925年由merkel所提出并发展起来 的,为以后的理论研究奠定了基础。之后在二十世 纪中期,S·G·Chuklin、尾花英郎等提出了关于蒸发 式冷凝器设计的普遍化方法。Parker和Treyball研 究了蒸发式冷却器的传热、传质性能,阐明了蒸发 式冷却器的传热、传质机理。文献[6]对蒸发式 冷凝器与凉水塔混合系统的实验表明此系统能显著 降低冷凝温度,并节约换热面积。开发了一套用于 设计水平或竖直放置的光管、翅片管蒸发式冷凝器 与凉水塔混合系统的计算机程序。文献[7]对竖 直管蒸发式冷却器做了传热传质试验研究,结果表 明控制热阻发生在空气与水的交界面,并建立了适 用于光滑竖直管蒸发式冷凝器性能计算的经验关联 式。文献[8]对蒸发式换热器(凉水塔、流体冷 却器、冷凝器)做了性能模拟,其模拟算法与制造 厂家(美国巴尔的摩)提供的数据差别在±3%以 内。文献[9]对几种蒸发式冷却器芯体的设计方 案做了模拟计算探讨,发现添加的塑料材料 (Munter)可以显著地增强光滑管冷却器的传热性 能,而不需要使用成本很高的翅片管以增加传热面 积。文献[10]给出了蒸发式冷凝器一种新传热传 质数学模型,该模型准确的描述了传热传质过程; 编制了适用于光管蒸发式冷凝器的计算机仿真模拟 程序,通过试验验证,其计算结果同试验结果相比 较平均误差为3%,其中最大误差也不超过20%; 并且