影響蒸發(fā)式冷凝的主要因素有哪些呢?
來源：
廣東捷邦節(jié)能 日期：2019-03-26
在制冷工藝中，冷凝器設計合理是提高制冷能效比的一個重要環(huán)節(jié)。根據(jù)冷卻劑的不同種類，冷凝器可歸結(jié)為四類，即水冷式、空冷式、水-空氣冷卻式（蒸發(fā)式和淋水式）以及靠制冷劑蒸發(fā)或其他工藝介質(zhì)進行冷卻的冷凝器。在制冷與空調(diào)裝置中，前兩類使用較普遍，水-空氣冷卻式在近年來也開始應用。
水冷式冷凝方式適用于水資源較為豐富的地區(qū)，空冷式冷凝方式適用于水資源缺乏的地區(qū)，空冷式冷凝器的傳熱系數(shù)小,一般應用于小型制冷機組。缺水嚴重地區(qū)，水冷式冷凝方式受到了嚴格限制，而蒸發(fā)式冷凝技術的發(fā)展為解決這個問題提供了方向。
蒸發(fā)式冷凝以水和空氣的混合物作為冷卻介質(zhì)， 其中，氣態(tài)制冷劑冷凝過程所放出的凝結(jié)潛熱主要依靠冷卻水的蒸發(fā)帶走。蒸發(fā)式冷凝器的傳熱系數(shù)約為臥式水冷式冷凝器的1/2，則蒸發(fā)式冷凝器所需的換熱面積約為管殼式冷凝器的2倍。但其冷凝溫度可以保持在35～37℃以下，能提高制冷壓縮機的制冷效率，冷凝溫度的降低，使冷凝壓力下降，可延長壓縮機的使用壽命，降低機組維修費用。
那影響蒸發(fā)式冷凝的主要因素有哪些呢?
廣東捷邦公司為您整理分析如下，這些因素將對強化蒸發(fā)冷凝換熱，改善換熱器性能具有實際意義。
1. 換熱面積
蒸發(fā)式冷凝器換熱面積是衡量冷凝器換熱能力的關鍵指標，它取決于冷凝器換熱量的大小及其具體的結(jié)構(gòu)形式。換熱器面積一般可通過分析蒸發(fā)式冷凝的熱傳遞過程建立熱平衡方程計算得到，由于換熱器表面存在著蒸發(fā)水膜，在進行熱平衡計算時，傳熱溫差以及傳熱系數(shù)均與水膜溫度有關，水膜溫度、空氣終態(tài)溫度等參數(shù)相互影響制約，使整個計算復雜化，因此不宜用于工程設計計算。
近年來在熱平衡及數(shù)學模型的基礎上得出簡化計算方法，即將與冷凝溫度對應的飽和空氣焓值與冷凝器進出口空氣平均焓值的差值乘以一個修正系數(shù)得出單位熱負荷，從而確定冷凝器的面積。這種方法較為簡單，但要通過大量實驗準確確定修正系數(shù)。
2.冷卻水流量及冷卻水覆蓋率
冷卻水流量是正確匹配冷卻水泵功率的重要參數(shù)。冷卻水覆蓋率表示熱表面被冷卻水覆蓋的百分比。蒸發(fā)式冷凝所能實現(xiàn)的理想狀態(tài)模型是冷卻水能連續(xù)地在換熱表面形成均勻的薄膜，且100%地覆蓋換熱表面。蒸發(fā)式冷凝系統(tǒng)中冷卻水流量是蒸發(fā)消耗量和最小循環(huán)水量之和。蒸發(fā)消耗量是指被蒸發(fā)成水蒸氣并被排出系統(tǒng)所散失的冷卻水量。最小循環(huán)水量是指提供覆蓋整個冷凝器表面所需的最少冷卻水量，它吸收冷凝器的凝結(jié)潛熱，在下落過程中又將熱量傳遞給冷卻空氣流，使之在流回水箱前溫度降到噴淋時的溫度。
目前，蒸發(fā)式冷凝器所采用的蛇型盤管采用錯排，這種排列方式可以增加冷卻空氣流的擾動性，有利于換熱。冷卻水與盤管束的換熱屬于外掠圓管束流動換熱，其特征表明，只有前兩排保持外掠圓管特征外，后面的流動將被前排管子引起的渦旋所干擾，流動狀況變得復雜。市場中有兩種改進方式，一種方式是犧牲水泵的功率，加大循環(huán)冷卻水的流量。另一種是改變蛇型盤管管的斷面形式，用橢圓形管代替圓形管。
必須尋求一種連續(xù)不斷的換熱器表面形式，將冷凝器的外掠管換熱改變成平壁換熱或者接近平壁換熱的形式，這樣才能在冷凝器表面形成有利于蒸發(fā)換熱的連續(xù)薄層。
3. 冷卻空氣流量與空氣流速
確定冷卻空氣流量時，主要考慮兩個方面的因素：一是將冷卻水冷卻并接近濕球溫度；二是能達到盤管間保持3~5m/s的空氣流速所需的風量。應盡量從蒸發(fā)冷凝換熱的特征上改變冷凝器換熱器形式，以強化換熱。
4.空氣焓差利用系數(shù)
冷卻空氣流過蒸發(fā)式冷凝器的過程為加濕過程，空氣焓差利用系數(shù)是反映蒸發(fā)式冷凝器運行過程中空氣熱交換能力和質(zhì)交換能力的參數(shù)。 冷凝器中空氣流動方式、換熱盤管外表面形狀與排列形式、盤管密度將影響空氣焓差利用系數(shù)的大小。
5.初始噴淋溫度
冷卻水的噴淋溫度是決定冷凝溫度的參數(shù)指標。蒸發(fā)式冷凝器的冷凝設計溫度高于噴淋溫度5~6℃，噴淋溫度的設計值為當?shù)氐臐袂驕囟?，即冷凝設計溫度高于濕球溫度5~6℃。 提高噴淋溫度將直接導致冷凝溫度的上升，從而制冷效率下降。
系統(tǒng)實際運行時，噴淋溫度高于濕球溫度，其原因一般有以下幾個：1）冷凝器的冷卻風量不足；2）填料體積設計不恰當；3） 換熱面積設計太小，等等。
水冷式冷凝方式適用于水資源較為豐富的地區(qū)，空冷式冷凝方式適用于水資源缺乏的地區(qū)，空冷式冷凝器的傳熱系數(shù)小,一般應用于小型制冷機組。缺水嚴重地區(qū)，水冷式冷凝方式受到了嚴格限制，而蒸發(fā)式冷凝技術的發(fā)展為解決這個問題提供了方向。
蒸發(fā)式冷凝以水和空氣的混合物作為冷卻介質(zhì)， 其中，氣態(tài)制冷劑冷凝過程所放出的凝結(jié)潛熱主要依靠冷卻水的蒸發(fā)帶走。蒸發(fā)式冷凝器的傳熱系數(shù)約為臥式水冷式冷凝器的1/2，則蒸發(fā)式冷凝器所需的換熱面積約為管殼式冷凝器的2倍。但其冷凝溫度可以保持在35～37℃以下，能提高制冷壓縮機的制冷效率，冷凝溫度的降低，使冷凝壓力下降，可延長壓縮機的使用壽命，降低機組維修費用。
那影響蒸發(fā)式冷凝的主要因素有哪些呢?
廣東捷邦公司為您整理分析如下，這些因素將對強化蒸發(fā)冷凝換熱，改善換熱器性能具有實際意義。
1. 換熱面積
蒸發(fā)式冷凝器換熱面積是衡量冷凝器換熱能力的關鍵指標，它取決于冷凝器換熱量的大小及其具體的結(jié)構(gòu)形式。換熱器面積一般可通過分析蒸發(fā)式冷凝的熱傳遞過程建立熱平衡方程計算得到，由于換熱器表面存在著蒸發(fā)水膜，在進行熱平衡計算時，傳熱溫差以及傳熱系數(shù)均與水膜溫度有關，水膜溫度、空氣終態(tài)溫度等參數(shù)相互影響制約，使整個計算復雜化，因此不宜用于工程設計計算。
近年來在熱平衡及數(shù)學模型的基礎上得出簡化計算方法，即將與冷凝溫度對應的飽和空氣焓值與冷凝器進出口空氣平均焓值的差值乘以一個修正系數(shù)得出單位熱負荷，從而確定冷凝器的面積。這種方法較為簡單，但要通過大量實驗準確確定修正系數(shù)。
2.冷卻水流量及冷卻水覆蓋率
冷卻水流量是正確匹配冷卻水泵功率的重要參數(shù)。冷卻水覆蓋率表示熱表面被冷卻水覆蓋的百分比。蒸發(fā)式冷凝所能實現(xiàn)的理想狀態(tài)模型是冷卻水能連續(xù)地在換熱表面形成均勻的薄膜，且100%地覆蓋換熱表面。蒸發(fā)式冷凝系統(tǒng)中冷卻水流量是蒸發(fā)消耗量和最小循環(huán)水量之和。蒸發(fā)消耗量是指被蒸發(fā)成水蒸氣并被排出系統(tǒng)所散失的冷卻水量。最小循環(huán)水量是指提供覆蓋整個冷凝器表面所需的最少冷卻水量，它吸收冷凝器的凝結(jié)潛熱，在下落過程中又將熱量傳遞給冷卻空氣流，使之在流回水箱前溫度降到噴淋時的溫度。
目前，蒸發(fā)式冷凝器所采用的蛇型盤管采用錯排，這種排列方式可以增加冷卻空氣流的擾動性，有利于換熱。冷卻水與盤管束的換熱屬于外掠圓管束流動換熱，其特征表明，只有前兩排保持外掠圓管特征外，后面的流動將被前排管子引起的渦旋所干擾，流動狀況變得復雜。市場中有兩種改進方式，一種方式是犧牲水泵的功率，加大循環(huán)冷卻水的流量。另一種是改變蛇型盤管管的斷面形式，用橢圓形管代替圓形管。
必須尋求一種連續(xù)不斷的換熱器表面形式，將冷凝器的外掠管換熱改變成平壁換熱或者接近平壁換熱的形式，這樣才能在冷凝器表面形成有利于蒸發(fā)換熱的連續(xù)薄層。
3. 冷卻空氣流量與空氣流速
確定冷卻空氣流量時，主要考慮兩個方面的因素：一是將冷卻水冷卻并接近濕球溫度；二是能達到盤管間保持3~5m/s的空氣流速所需的風量。應盡量從蒸發(fā)冷凝換熱的特征上改變冷凝器換熱器形式，以強化換熱。
4.空氣焓差利用系數(shù)
冷卻空氣流過蒸發(fā)式冷凝器的過程為加濕過程，空氣焓差利用系數(shù)是反映蒸發(fā)式冷凝器運行過程中空氣熱交換能力和質(zhì)交換能力的參數(shù)。 冷凝器中空氣流動方式、換熱盤管外表面形狀與排列形式、盤管密度將影響空氣焓差利用系數(shù)的大小。
5.初始噴淋溫度
冷卻水的噴淋溫度是決定冷凝溫度的參數(shù)指標。蒸發(fā)式冷凝器的冷凝設計溫度高于噴淋溫度5~6℃，噴淋溫度的設計值為當?shù)氐臐袂驕囟?，即冷凝設計溫度高于濕球溫度5~6℃。 提高噴淋溫度將直接導致冷凝溫度的上升，從而制冷效率下降。
系統(tǒng)實際運行時，噴淋溫度高于濕球溫度，其原因一般有以下幾個：1）冷凝器的冷卻風量不足；2）填料體積設計不恰當；3） 換熱面積設計太小，等等。
標簽：蒸發(fā)式冷凝
下一問題：冷凝器和換熱器一樣嗎？
