间接-直接蒸发冷却复合冷水机组出水温度特性试验研究

52 FLUID MACHINERY Vo1．40，No．7，2012 文章编号： 1005—0329(2012)07—0052—04 问接 一直接蒸发冷却复合冷水机组出水温度特性 试验研究 黄 翔 ，孙铁柱 ，白延斌。，王 伟 ，于优城 (1．西安工程大学，陕西西安710048；2．西安井上人工环境有限公司，陕西西安7101 19) 摘 要： 对新疆某实际工程采用的间接一直接蒸发冷却复合冷水机组的出水温度进行了夏季测试。在测试范围内，结 果表明间接 一直接蒸发冷却复合冷水机组的出水温度在室外空气湿球温度和露点温度之间，比室外湿球温度低 2～ 3~C，间接一直接蒸发冷却复合冷水机组的冷幅高(即逼近度，表征间接一直接蒸发冷却复合冷水机组出水温度接近冷水 机组进风空气露点温度的程度)的值随室外干湿球温度差、干球与露点温度差及湿球与露点温度差的增加呈增加趋势； 而冷幅深(即表征间接 一直接蒸发冷却复合冷水机组出水温度低于冷水机组进风空气湿球温度的程度)的值较为稳定， 在2～3~C范围波动，建议用冷幅深表征间接一直接蒸发冷却复合冷水机组出水温度特性较为合适。 关键词： 间接一直接蒸发冷却复合冷水机组；出水温度；冷幅深；冷幅高 中图分类号 ： TB6 文献标识码 ： A doi：10．3969／j．issn．1005—0329．2012．07．013 Experimental Research on Outlet W ater Temperature Characteristic of Indirect Evaporative W ater Chiller HUANG Xiang ，SUN Tie．zhu ，BAI Yah—bin’ ， WANG Wei’ ，YU You．cheng (1．Xi an Polytechnic University，Xi an 710048，China； 2．Xi an Artificial Environment Co．，Ltd．，Xi an 7101 19，China) Abstract： The water temperature of indirect evaporative water chiller was tested in summer，that is a real project in Xi~iang． In the test range，the results show that the outlet water temperature of indirect evaporative water chiller between wet bulb tempera— ture and dew point temperature outdoor air，lower 2 —3℃ than wet bulb temperature．The approximation degree(evaporative cooling of the unit type water temperature of output and outdoor temperature difference between the dew point)，and a rising trend with the change of outdoor air condition．However，the difference between outlet water mean temperature of indirect evaporative water chiller and wet bulb temperature outdoor air f this difference value is defined as cold depth)relatively stable and changes in 2 ～ 3 oC．Therefore the cold depth is relatively appropriate for the outlet water temperature characteristic of indirect evaporative water chiller． Key words： indirect evaporative water ehille；outlet water temperature；cold depth；approximation degree 1 引言 蒸发冷却半集中式空调系统(即以蒸发冷却 式冷水机组或蒸发冷却与机械制冷复合高温冷水 机组作为高温冷源，末端为干式风机盘管，新风机 组采用蒸发冷却式新风机组的半集中式空调系 统)相比于蒸发冷却集中式空调系统布置灵活， 可以单独调节各个房间 引，这种系统在西北干 收稿日期： 2011—12—16 修稿日期： 2012一o4—3O 基金项目： 西安井上人工环境有限公司委托横向课题：“蒸发冷却空调冷水机组的开发”(09KJ--121) 2012年第40卷第7期 流 体 机 械 53 燥地区已有 200多个实际工程H 。评价蒸发 冷却式冷水机组中的间接 一直接蒸发冷却复合冷 水机组性能的主要参数之一是出水温度，目前很 少有相关文献对其进行研究，本文主要针对关于 间接 一直接蒸发冷却复合冷水机组出水温度的几 个参数进行实际工程测试分析。 2 间接 一直接蒸发冷却复合冷水机组结构及 工作原理 应用在新疆五彩湾某电厂办公区的间接 一直 接蒸发冷却复合冷水机组基于管式间接蒸发冷却 技术和直接蒸发冷却技术 卜 J。该间接 一直接 蒸发冷却复合冷水机组主要由空气冷却器、管式 间接蒸发冷却器、直接蒸发冷却器、过滤器、水箱 和风机构成 ¨，机组结构及工作原理如图 1所 示 ，间接 一直接蒸发冷却复合冷水机组运行时机 组内部存在两个流程，空气流程和水流程。图2 展示了冷水机组内部流通的空气与水的状态变 化。 鞫 竺 f ／／ = l ． ⋯ ． ⋯ 新 铷 空气冷却器中 段 直接蒸发冷却段 图1 采用间接 一直接蒸发冷却复合冷水机组的 半集中式蒸发冷却空调系统结构示意 图2 间接蒸发冷水机组内部空气和水状态变化的焓湿 空气流程(只需机组最上面的排风机克服空 气流程的阻力)： (1)状态 A的机组进风(室外空气)首先经过 空气冷却器进行一级预冷，由状态 A等湿冷却到 状态 B。 (2)状态 B的空气再经过管式间接蒸发冷却 器的干通道进行二级预冷，由状态 B等湿冷却到 状态 C。 ‘ (3)状态 c的空气然后在填料 1处与喷淋水 进行热湿交换，水和状态 C的空气温度都得到降 低，此时过程中状态c的空气增焓冷却到状态D。 (4)温度较低状态 D的空气然后经过管式间 接蒸发冷却器的湿通道与喷淋水进行热湿交换的 同时冷却干通道内流通的状态 B空气，状态 D的 空气变成状态 E。 (5)状态 E的空气在排风机作用下继续往上 流动，在填料2处与喷嘴处的喷淋水进行热湿交 换预冷喷淋水，此时状态 E的空气变成状态 F，最 后由排风机排出。 水流程(只需水系统中的循环泵克服水流程 中的阻力)： (1)状态1的喷淋水(即冷水机组在喷嘴处 开始喷淋的水)首先在填料2处与状态 E的空气 进行热湿交换，状态 1的喷淋水被预冷到状态2。 (2)状态 2的淋水继续往下喷淋，在管式间 接蒸发冷却器处在其湿通道与状态 D的空气进 行热湿交换，状态2的喷淋水冷却到状态3。 (3)然后状态3的淋水淋在填料 1处与状态 C的空气进行热湿交换，最终冷却到状态4。 (4)状态 4的淋水聚集在水箱在循环水泵的 作用下通过管道分别经过干式风机盘管、新风机 组空气冷却器、冷水机组空气冷却器吸热后变成 状态1，然后再在喷嘴处喷淋，如此循环。 综合空气流程和水流程 ，该冷水机组产生的 冷水温度处在冷水机组进风口空气湿球温度和露 点温度之间，至于出水温度能比进风口空气状态 湿球温度低多少、比露点温度高多少需要进行试 验研究。 3 间接 一直接蒸发冷却复合冷水机组出水温度 的测试分析 3．1 测试测点布置及测试仪器 为了测试间接一直接蒸发冷却复合冷水机组 出水温度随室外空气状态的变化，在整个系统处 布置如图3所示的2个测点，在间接 一直接蒸发 冷却复合冷水机组的进风口处布置测点 I，利用 钉 风一 一 ＆ FLUID MACHINERY Vo1．40，No．7，2012 干湿球温度计测试室外空气状态，包括室外空气 干球温度及湿球温度；在水箱处布置测点Ⅱ，利用 玻璃棒温度计测试间接一直接蒸发冷却复合冷水 机组出水温度。 图3 测点布置 3．2 测试数据处理及分析 为了表征间接 一直接蒸发冷却复合冷水机组 出水温度的性能，主要对与间接 一直接蒸发冷却 复合冷水机组出水温度相关的参数冷幅高、冷幅 深随室外干湿球温度差、干球与露点温度差及湿 球与露点温度差的变化关系进行了测试研究。所 谓间接 一直接蒸发冷却复合冷水机组的冷幅高 (或逼近度)，即机组出平均水温度 t 与机组进风 空气(室外空气)露点温度 t 之差，表征机组出水 温度逼近机组进风空气露点温度的程度，用 表 示，A=t 一t ；而将室外湿球温度 t 与机组出水 平均温度之差定义为冷幅深，表征机组出水温度 低于机组进风空气湿球温度的程度，用 表示， ： ts— t 。 3．2．1 机组出水温度与室外湿球及露点温度之 间的关系 间接一直接蒸发冷却复合冷水机组的出水温 度，理论分析(如图2所示)其温度在室外空气湿 球温度与露点温度t，．之间。至于出水温度能比 室外湿球温度低多少、比室外露点温度高多少，笔 者对相关问题进行了测试分析。 根据测点 I所测试的室外干球温度和湿球温 度查当地压强下的焓湿图，得相应状态的露点温 度，结合测点Ⅱ的出水温度绘制如图4所示曲线。 可以看出机组出水温度处在室外湿球温度与露点 温度之间，机组出水温度偏离露点温度相比于湿 球温度而言较远。从图4的 16个测试状态来看， 冷幅深的变化较为平缓稳定，而冷幅高随着露点 温度的降低而呈现递增趋势。 20 10 O 1 4 7 l0 l 3 l6 测点 图4 机组出水温度与室外湿球温度、露点温度的关系 3．2．2 机组出水温度、冷幅高、冷幅深随室外干 球、湿球及露点温度三者相互之差的变化关系 根据测试数据绘制机组出水温度、冷幅高及 冷幅深随室外干湿球温度差、干球与露点温度差 及湿球与露点温度差的变化曲线，如图5—7所 示。 20 lO 赠 0 10．0 13．5 】7．0 温差(℃) 图5 机组出水温度、冷幅高、冷幅深随室外干球 与湿球温度之差的变化关系 0 巴 赠 图6 机组出水温度、冷幅高、冷幅深随室外干球 与露点温度之差的变化关系 从图 5可以看出，间接 一直接蒸发冷却复合 2012年第 4O卷第 7期 流 体 机 械 55 冷水机组的出水温度随室外干湿球温度差的增 加而降低，冷幅高随室外干湿球温度差的增加 而升高，而冷幅深的变化较为平缓，当室外干湿 球温度差大于 11℃时，冷幅深在 2—3℃范围波 动。 从图6可以看出，间接 一直接蒸发冷却复合 冷水机组的出水温度随室外干球与露点温度差的 增加而降低，冷幅高随室外干球与露点温度差的 增加呈升高趋势，而冷幅深的变化较为平缓，当室 外干球与露点温度差大于 16℃时，冷幅深在 2— 3℃范围波动。 20 氲 10 赠 O 7 ．5 温差(℃) 图7 机组出水温度、冷幅高、冷幅深随室外湿球 与露点温度之差的变化关系 从图7可以看出，间接 一直接蒸发冷却复合 冷水机组的出水温度随室外湿球与露点温度差的 增加而降低，冷幅高随室外湿球与露点温度差的 增加呈升高趋势，而冷幅深的变化较为平缓，当室 外湿球与露点温度差大于 5℃时，冷幅深在 2— 3℃范围波动。 4 结语 针对五彩湾某电厂办公区采用的间接 一直接 蒸发冷却复合冷水机组的测试分析可知：在测试 的范围 内(29．5~C≤t ≤36℃；18．5~C≤ts≤ 20．I~C；9．I~C≤ t￡ ．≤15．1℃)，间接 一直接蒸发冷 却复合冷水机组出水温度在机组进风空气(室外 空气)湿球温度与露点温度之间，冷幅高(即逼近 度，表征间接一直接蒸发冷却复合冷水机组出水 温度接近冷水机组进风空气露点温度的程度)的 值随室外干湿球温度差、干球与露点温度差及湿 球与露点温度差的增加呈增加趋势；而冷幅深 (即表征间接 一直接蒸发冷却复合冷水机组出水 温度低于冷水机组进风空气湿球温度的程度)的 值较为稳定，在 2～3~C范围波动。因此，应该用 参数冷幅深表征所测试间接 一直接蒸发冷却复合 冷水机组的出水温度特性。 参考文献 [1] 孙铁柱，黄翔，文力．蒸发冷却与机械制冷复合高温 冷水机组的测试探讨[J]．暖通空调，2011，41(7)： 3104． [2] 孙铁柱，黄翔，文力．蒸发冷却与机械制冷复合高温 冷水机组初探[J]．化工学报，2010，61(s2)：137— 141． [3] 黄翔，强天伟，武俊梅，等．蒸发冷却空调系统自动 控制 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的探讨[J]．暖通空调，2003，33(4)：109一 l12． [4] 谢晓云，江亿．对蒸发冷却式空调的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 与热工计 算方法的一些看法[J]．暖通空调，2010，40(11)：1- l2． [5] 谢晓云，江亿，刘栓强．间接蒸发冷水机组设计开发 及性能分析[J]．暖通空调，2007，37(7)：66．71． [6] 王伟，黄翔，吴生，等．新疆某电厂办公区半集中式 蒸发冷却空调系统的工程应用分析[J]．流体机械， 2012，40(4)：70，8902． [7] 吴开荣，黄翔，邓保顺．蒸发冷却空调在西北地区铁 路站房的应用分析[J]．流体机械，2011，39(3)：87· 91． [8] 易建国．外取热器蒸发管失效分析及改进[J]．压力 容器，2011，39(4)：56-60． [9] 白延斌，黄翔，孙铁柱，等．气水比对蒸发冷却高温 冷水机组出水温度的影响[J]．流体机械，2011，39 (10)：89~2． [10] 孙铁柱，黄翔，文力．蒸发冷却与机械制冷复合高 温冷水机组水系统配比问题分析[J]．流体机械， 2011，39(5)：8801． [11] 黄翔，孙铁柱．蒸发冷却空调冷水集成系统[J]．制 冷与空调，2011，11(3)：121-127． [12] 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． [13] 黄翔．空调工程[M]．北京：机械工业出版社， 2006． [14] 黄翔，白延斌，孙铁柱，等．一种淋水预冷型管式间 接蒸 发 冷 却 高 温 冷 水 机 组 [P]．中 国： ZL201 120054928．X．20l1 3一D4． 作者简介：黄翔(1962一)，男，硕士，教授，副校长，通讯地址 710048陕西西安市金花南路 l9号西安工程大学。