更新时间:2024-07-05 22:31
蒸发冷却,水蒸发吸热,具有冷却功能。这种物理现象早为人类所利用,例如在房间内泼点水,可以使室温有所下降。
目前国内常见的蒸发冷却应用是:冷却塔的冷却水,水依靠自身一小部分在空气中蒸发而被冷却;纺织厂中要求空气湿度大,常用喷淋循环水来冷却空气(温度降低、含湿量增加)。蒸发冷却需要消耗水,但耗量很小,蒸发1kg水大约有2500kJ的冷量。蒸发冷却存在的问题是,用喷淋循环水来冷却空气,导致空气湿度增大,从而限制了它的应用范围,但是近代蒸发冷却技术的发展已经扩展了它的应用范围。
干热气候区(如西北部地区等),夏季空气的干球温度高,含湿量低,其室外干燥空气不仅可直接利用来消除空调区的湿负荷,还可以通过间接蒸发冷却等来消除空调区的热负荷。在新疆、内蒙古、甘肃、宁夏、青海、西藏等地区,应用蒸发冷却技术可大量节约空调系统的消耗。
蒸发冷却分为直接蒸发冷却(Direct Evaporative Cooling,缩写为DEC)和间接蒸发冷却(Indirect Evaporative Cooling,缩写为IEC)。直接蒸发冷却是指干燥空气和水直接接触的冷却过程,空气处理过程中空气和水之间的传热、传质同时发生且相互影响,空气处理过程为绝热降温加湿过程,其极限温度能达到空气的湿球温度。
在某些情况下,当对处理空气有进一步的要求,如要求较低含湿量或比焓时,就应采用间接蒸发冷却。间接蒸发冷却可避免传热、传质的相互影响,空气处理过程为等湿降温过程,其极限温度能达到空气的露点温度。间接蒸发冷却又可分为两类:(1)利用直接蒸发冷却的二次空气通过换热器对一次空气(被冷却空气)进行干冷却;(2)利用蒸发冷却获得的冷水通过换热器对空气进行冷却。
直接蒸发冷却设备
直接蒸发冷却设备有喷水室和淋水填料式两种型式。
直接蒸发冷却过程是接近等焓过程。用冷却效率来评价直接蒸发的换热效能,冷却效率Ed的定义为:
(1)
间接蒸发冷却器
间接蒸发冷却器类似于空气-空气换热器,换热器换热面的一侧是被冷却空气(称为一次空气);另一侧是蒸发冷却的空气(称二次空气),在二次空气通过的同时淋循环水。常用的间接蒸发冷却器有两类——板翅式和管式。
间接蒸发冷却器换热效能也用冷却效率来评价,它定义为:
(2)
全空气蒸发冷却空调系统
(1)一级蒸发冷却系统
我国有一些地区夏季空调室外计算干、湿球温度不高,用直接蒸发对室外空气进行冷却,冷却后的状态可以达到一般舒适性空调的送风要求。
(2)两级蒸发冷却系统
室外空气先经间接冷却处理后在进行直接蒸发冷却,以获得温度和含湿量均低的送风状态。
(3)三级蒸发冷却系统
第一级间接蒸发冷却——室外空气用冷却塔的冷水通过空气冷却器来冷却。第二级为间接蒸发冷却。第三级为直接蒸发冷却。
空气-水系统中蒸发冷却的应用
(1)冷却新风
(2)制取空调冷水
Ⅰ区:室外焓值h0和含湿量d0均小于室内焓值hR和含湿量dR。适宜采用蒸发冷却空调。Ⅱ区:h0>hR,而d0 蒸发冷却空调的主要特点有: (1)能耗低。 (2)全空气蒸发冷却空调系统是全新风系统。 (3)初投资少,维修保养费低。 (4)受气候条件的制约,蒸发冷却的应用场所,系统形式、地区均受到限制。 (5)蒸发冷却都采用循环水喷淋,容易产生水垢;临水填料层容易被灰尘所堵塞;集水盘等存水的地方也易滋生微生物。