无机湿帘式填料露点蒸发冷却器的实验研究

张　盼,李　宁,吕　静,台佳峰,张　帅,阮梦依（上海理工大学环境与建筑学院,上海200093）

无机湿帘式填料露点蒸发冷却器的实验研究

张盼,李宁,吕静,台佳峰,张帅,阮梦依（上海理工大学环境与建筑学院,上海200093）

通过对水膜层应具有的性质以及各种不同材料效果的对比分析，选择了一种无机湿帘材料作为露点蒸发冷却系统的填料，并进行实验测试分析。

无机湿帘;露点蒸发冷却;湿球温度

0　引言

蒸发冷却技术[1]利用水的蒸发吸热制冷。在无热源条件下，水与空气间的热湿交换过程是空气将显热传递给水，使空气的温度下降，含湿量增加，进入空气的水蒸气带回一些汽化潜热，水温逐渐达到空气的湿球温度，可以将降温后的空气作为送风以降低室温，这种处理空气方法称为蒸发冷却。

间接蒸发冷却[2]的优化趋向于露点间接蒸发冷却，我们选取了其中一个核心问题—应用于露点蒸发冷却的膜技术，即蒸发水膜的材料特性的研究和对比作为此次研究的主题，选取了一种无机湿帘填料进行露点蒸发冷却实验研究。

1　水膜材料的对比分析与选择

目前市面上比较普遍的材料有：有机填料、无机填料、金属填料、木丝填料、无纺布填料等几大类。其中有机填料主要的主要原料是加入某种化学物质的纤维纸浆，无机填料是以玻璃纤维为原料，经结烧形成的高分子复合材料，金属填料一般是由铝箔丝或不锈钢丝制成[2]。夏青[4]等经过总结研究后发现，填料的性能通过影响其降温加湿能力、外形尺寸、使用寿命等，直接影响了蒸发冷却过程的效率。填料的性能可以从比表面积、吸湿能力、阻力、热工性能、除尘能力、物理性能、防腐性能、阻燃性能等八个方面评价。笔者认为对于露点式蒸发冷却器来说其中最关键的性能为比表面积和热工性能，即单位体积的填料外表面积和水在填料表面的蒸发能力。

结合以上分析，笔者主要关注了比表面积和蒸发性能，同时兼顾前文提到的湿挺性，选择了某公司生产的无机湿帘填料。已知的其具体参数见表1，图1为填料实物图。

表1　无机湿帘填料规格

2　露点式蒸发冷却测试实验

2.1实验机组概况

图2所示为露点式蒸发冷却器箱体的结构图[5]，分为三个组成部分。从上到下依次为，静压风箱及分流稳定段、干湿通道箱和分流箱。除箱体外风管尾部连接风机，水侧则通过水泵将分流箱最下层收集的循环水送到箱体顶部，通过湿通道上端的水管喷口均匀喷洒在湿通道内，在填料表面形成水膜。

2.2实验测试工况

本实验在空气湿度为30%的情况下，下取5组不同的干球温度运行，拟干球温度分别为15℃、20℃、25℃、30℃、35℃进行实验。笔者选取了入口风速在2m/s左右的风速控制点。

2.3测试结果与分析[7]

（1）图3为不同的拟入口温度下，干通道内空气的温度变化。其中拟入口温度为35℃时，干通道内空气的出口温度为28.76℃。

（2）从图4可以看出，拟入口温度为35℃时，温降可以达到6.24℃，干湿球温差随着拟入口温度的升高而升高，温降的变化趋势接近干湿球温差的变化趋势，但又不完全相同，所以说干湿球温差的变化对露点蒸发冷却的换热效果有一定影响，而温降的变化趋势反应了实际的制冷效果。

（3）露点蒸发冷却的换热效率：，式中：

t1—一次空气入口干球温度，℃；

t'1—一次空气出口干球温度，℃；

ts—二次空气入口湿球温度，℃。

从图5可以看出，湿球效率整体趋势是随着温度的升高而变大的，除了30℃时湿球效率出现下降的趋势，这可能是由于实验过程中系统误差造成的。

3　结论

通过对露点式蒸发冷却器的实验研究，我们可以看出此实验装置比传统空调系统更加节能和环保，但是它的冷却效果并不理想，最终得到的空气的温度并没有达到湿球温度以下，这是因为实验是在空气的相对湿度为30%的情况下进行测试的，这种情况下空气的湿球温度比较低，最终得到的冷却的空气温度较难达到湿球温度以下；并且此实验装置比较简单。因此今后的实验研究可以在此基础上通过增加干、湿通道达到多级蒸发冷却的目的，实现最终冷却的空气温度达到湿球温度以下，逼近露点温度[8]。

[1]黄翔.蒸发冷却空调理论与应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2010:227-228.

[2]周斌.间接蒸发冷却器中均匀布水的实验研究[D].西安工程科技学院,硕士学位论文,2005.

[3]李婷,强天伟.直接蒸发冷却填料的形式和选择应用[A].洁净与空调技术,2012.

[4]夏青.蒸发冷却空调术语标准若干问题的研究[D].西安工程大学,硕士学位论文,2013.

[5]陈俊萍,黄翔,宣永梅.露点间接蒸发冷却器分析[J].流体机械,2007(11).

[6]周海东,黄翔,范坤.露点间接蒸发冷却器结构对比分析[A].流体机械,1005-0329(2012)02-0071-07.

[7]张强,郝玉涛,杨双,马清波.露点间接蒸发冷却技术的研究进展及现状分析[J].制冷与空调,2010(01).

[8]黄翔.国内外蒸发冷却空调技术研究进展(3)[J].暖通空调,2007,37(04):24-29.

张盼（1994—），女，山东德州人，上海理工大学，本科在读。