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文獻綜述 題 目 蒸發(fā)式冷凝器研究現(xiàn)狀 學生姓名 專業(yè)班級 學 號 院 （系） 指導教師(職稱) 完成時間 蒸發(fā)式冷凝器研究現(xiàn)狀 摘要：本文主要介紹了蒸發(fā)式冷凝器的分類\特點及研究進展。具體闡述三種蒸發(fā)式冷凝器工作原理和結構的特點，以及冷凝盤管的種類、傳熱傳質(zhì)方面的研究等。最后對蒸發(fā)式冷凝器目前遇到的困難及有可能的解決辦法進行了探討。 關鍵詞：蒸發(fā)式冷凝器、結構、傳熱、盤管、除垢 The evaporative condensers research progress ABSTRACT This article describes the evaporative condenser classification, working principles, characteristics and research progress. Specifically addressed the three types evaporative condenser structure characteristics, as well as the types of condensing coil, heat and mass transfer research. Finally, investigation the evaporative condenser difficulties encountered and possible solutions . Key words： Evaporative condenser； Structure；Heat transfer；Coil； Descaling 0.引言 由于人口膨脹和經(jīng)濟快速發(fā)展，人類用水量越來越大，缺水現(xiàn)象也越來越加劇，水資源短缺的狀況已經(jīng)成為制約部分地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、衛(wèi)生保障等方面的一個重要因素。我國的水力資源可開發(fā)量雖達3.79 億千瓦, 但人均不到0.3 千瓦，且分布極其不均?！吨袊?jié)水技術政策大綱》中指出: “ 大力發(fā)展和推廣工業(yè)用水重復利用技術，提高水的重復利用率是工業(yè)節(jié)水的首要途徑，發(fā)展高效冷卻節(jié)水技術是工業(yè)節(jié)約用水的重點。” 冷凝冷卻設備是工業(yè)耗能耗水大戶，制冷冷卻耗能量占工業(yè)用能的13%~15% ，耗水占工業(yè)用水的70%~ 80% ，而間接冷卻用水又占冷卻用水的70%~ 80%[1]。也正是在這樣的情況下，蒸發(fā)式冷凝技術應運而生，成為水循環(huán)重復利用的重要技術之一。特別是在在航空、電力、機械、紡織等工業(yè)領域中蒸發(fā)式冷凝技術起著重要作用。蒸發(fā)式冷凝器的最大特點高效、節(jié)能、節(jié)水，其效果不僅在理論上是明顯的，而且在實際應用中也得到很好的證明[2] 。所以，研究和發(fā)展蒸發(fā)式冷凝冷卻設備極具現(xiàn)實意義。 1.蒸發(fā)式冷凝器簡述 冷凝器是制冷系統(tǒng)的主要換熱設備之一，高溫、高壓的制冷劑氣體經(jīng)過冷凝器被冷卻為液態(tài)。冷凝器一般可分為3種類型：空氣冷卻式冷凝器、水冷卻式冷凝器及空氣與水聯(lián)合冷卻式冷凝器[3-4]。蒸發(fā)式冷凝器是一種將空冷與水冷、傳熱與傳質(zhì)過程融為一體且兼有二者之長的新型換熱設備，蒸發(fā)式冷凝器的換熱不僅存在顯熱交換，而且存在潛熱交換，并且以潛熱交換為主[5-6]，相對于顯熱交換，潛熱交換的換熱效率更高。結構上蒸發(fā)式冷凝器將傳統(tǒng)水冷系統(tǒng)中水冷器、涼水塔、涼水池及管道等附屬設備一體化，具有結構緊湊、傳熱效率高、操作費用低、安裝維護方便等優(yōu)點，在化工、煉油、電力、冶金、制冷等行業(yè)中有著廣泛應用，同時使得水耗和電耗較大幅度降低，在空冷與水冷的基礎上實現(xiàn)了冷凝技術的新發(fā)展。 1.1 蒸發(fā)式冷凝器的研究現(xiàn)狀 國外蒸發(fā)式冷凝器技術目前已經(jīng)比較成熟，主要是歐洲和美國的一些公司,如丹麥的GRAM公司,荷蘭GEA公司,美國的BAC公司和EVAPCO等公司,產(chǎn)品型式各有特點。國內(nèi)生產(chǎn)蒸發(fā)式冷凝器的廠家不少，但同國外產(chǎn)品比較。除了有價格優(yōu)勢外，在產(chǎn)品質(zhì)量上有競爭力的并不多。產(chǎn)生差距的原因很多，一是國內(nèi)關于蒸發(fā)式冷凝器理論研究沒有完全成熟,，在設計上不盡合理。二是配套材料的質(zhì)量有待提高，許多質(zhì)量問題不在于設計原因，而是材料質(zhì)量不過關[7]。由于看到蒸發(fā)式冷凝器未來的廣闊應用前景。近年來，一些科研單位和企業(yè)對蒸發(fā)冷卻技術進行了理論和實驗大量的研究，取得了一定進展，但較國外還有大的差距。 1 .2蒸發(fā)式冷凝器的基本結構型式 蒸發(fā)式冷凝器的總體結構包括：由薄鋼板制成的四方形箱體，箱體內(nèi)上部設有風機、電機、擋水板、噴淋裝置，中部安裝有冷卻盤管、PVC熱交換層，下部設有循環(huán)水泵、補水裝置、集水槽等零部件。為防止水腐蝕鋼材，箱體和冷卻盤管須進行鍍鋅處理。根據(jù)風機安裝位置不同，蒸發(fā)式冷凝器有以下3種基本結構型式[8]。 （1）吸風式（如圖1） 吸風式是將風機安裝在箱體頂部，當風機運轉(zhuǎn)時，籍體內(nèi)的熱空氣從頂部排出，新鮮空氣從箱體下惻的吸風口吸入。它的優(yōu)點是箱體內(nèi)能保持一定的負壓，可降低水的蒸發(fā)溫度，更有利于換熱。缺點是潮濕或帶有水滴 空宅氣流經(jīng)過風機時，會腐蝕電機及其它零部什．所以．要選用密封防潮舊全封閉式電機和耐潮、耐腐蝕的風機驅(qū)動設備。 圖1.吸風式 圖2.鼓風式 (2)鼓風式（如圖2） 鼓風式是將風機安裝在箱體下部的側面部位，新鮮空氣在脫機的作用下進人箱體，經(jīng)過冷卻盤管后，成為熱空氣．從頂部排口。它的優(yōu)缺點與吸風式的相反，優(yōu)點是外界較為干燥的空氣直接進入風機，使其風機和電機的零部件得以保護；缺點是箱內(nèi)保持正壓，因而水的蒸發(fā)溫度較高，設備效率降低。根據(jù)經(jīng)驗，吸風式的冷卻效果要比鼓風式的好一些，因此，在實際工程中，使用吸風式的蒸發(fā)式冷凝器更多一些。 （3）上吸風橫流—順流式[如圖3] 上吸風橫流—順流式，空氣從機組頂部和側面進入，再從另一側頂部排出，故填料冷卻噴淋水為橫流式，而與盤管內(nèi)制冷劑的換熱為順流式?？諝鈴捻敳亢蛡缺谙虏康倪M風格柵被吸入，流經(jīng)盤管或填充料，飽和熱空氣則精通風機排到周圍大氣中。在熱空氣中夾帶的部分水滴通過收水器截住，能有效地減少水滴飄散損失。散失到大氣中的水蒸氣在系統(tǒng)中可有浮球閥（水位調(diào)節(jié)器）控制補充。上吸風橫流順--流式蒸發(fā)式冷凝器相當于吧殼管式冷凝器、橫流式冷卻塔、循環(huán)水泵、水池、管道組合為一體，具有結構緊湊、節(jié)水、節(jié)電、高效率的特點。 圖3. 上吸風橫流—順流式 根據(jù)蒸發(fā)式冷凝器的管型又可分為管式蒸發(fā)式冷凝器和板式蒸發(fā)式冷凝器兩類，其中管式蒸發(fā)式冷凝器從結構上又可分為填料蒸發(fā)式冷凝器、鼓泡燕發(fā)式冷凝器、異型管蒸發(fā)式冷凝器。雖分類依據(jù)不同會有不同種類，但其基本工作原理不會變化，因此就不在具體闡述原理。 2.蒸發(fā)式冷凝器傳熱研究方面的進展 2.1 采用新型強化傳熱元件 新型強化傳熱元件是提高傳熱效率的有效途徑。可通過增大冷凝器換熱面積和單位面積的換熱量來極高換熱效率。可通過改變換熱盤管管型結構實現(xiàn)此目的，異型管式蒸發(fā)式冷凝器就是在不增加體積和功耗的情況下來通過增大換熱面積的，因此發(fā)展出了各種管型。目前主要有橢圓管、波紋管、異滴形管、交變曲面波紋管等，下面具體介紹各種管型。 1） 橢圓形盤管[9]。結合了盤管表面積增大和間隔管式盤管外空氣、水流動特性增強的優(yōu)點，極大地改善了盤管的傳熱性能。 2)波紋形盤管[10](見圖4a)。波紋管表面曲率大，流體在內(nèi)外表面流動時湍流程度高，污垢難以形成堆積，同時波紋管具有較強的軸向伸縮能力，當溫度發(fā)生變化時，波紋管與垢層之間的伸縮能力不同，二者之間產(chǎn)生較大拉脫力，使垢層破裂、脫落。 圖4.幾種常見異型管 3)異滴形管[11](見圖4b)。其特點是半徑為R的左右管壁1與半徑為r的上下管壁2連接為一體，r遠小于R，該異滴形管易加工、具有很強的承壓能力，管束排列緊湊性好、管外換熱流體流動阻力小。 4)交變曲面波紋管(見圖4c)[12]。它將高效填料混合波紋板的原理和薄層流動方式應用于不連續(xù)交變曲面波紋管以傳質(zhì)強化傳熱。采用強化傳熱特有的變曲面的波紋管型，組成管間距較小的盤管管束結構，探索非飽和蒸發(fā)界面與傳熱表面協(xié)同強化機理。 雖然各種異型管都很大程度增大了單位體積換熱面積，提高了冷凝器性能。但這些異型管大都存在制造上的困難以及成本高等問題，不適合大規(guī)模使用，而就目前來看，只有橢圓形盤管的在各種異型管中還是獲得了較好的發(fā)展。橢圓形盤管的制造工藝也較其他成熟，成本也較低，單元體積的換熱效果也比光管有很大提高，因此其發(fā)展趨勢越來越好，下面具體介紹下橢圓形盤管的異型管式蒸發(fā)式冷凝器的工作過程。 橢圓管分布為三角形排列（如圖5）。這種橢圓盤管結合了盤管表面積增大和間隔管式盤管外空氣、水流動特性增強的優(yōu)點。由于采用橢圓盤管設計，減小了通過機組的空氣壓降，在使用小功率的風機情況下，通過盤管組外部的空氣流為自由氣流。在不影響空氣流的情況下，使通過盤管組外部的噴射水流的流速提高，這就意味著有更大的熱容量，同時最大限度地利用了盤管的表面積，大大地增強了盤管的傳熱能力，因此提供盤管體積一定時最大的傳熱表面積。使該橢圓管蒸發(fā)式冷凝器的傳熱容量有了顯著的提高。由于橢圓形的盤管在空氣流動方向錯排，可獲得較高的膜冷凝系數(shù)，提高了傳熱容量。另外，所有管子朝著制冷劑流動方向傾斜，以利于冷凝后的液體排出。這種蒸發(fā)式冷凝器的優(yōu)點是安裝維護容易、傳熱效果好、布風均勻、耗電耗水少和使用壽命長等。 圖5.橢圓形盤管的排列 另一方面為了防止盤管腐蝕，增加使用壽命，現(xiàn)在一般對盤管進行了處理，如熱浸鋅技術，也有對盤管材料的不斷改進及使用新材料。 2.2 采用合理的冷凝盤管結構與尺寸 蒸發(fā)式冷凝器只有在正確的設計安裝條件下，才能獲得最佳的換熱效果。合理的管路系統(tǒng)是蒸發(fā)式冷凝器運行正常及提高效率的重要保證。實踐證明，采用φ25×2.0 的管子比φ25×2.5 的管子能達到更好的換熱效果，并能顯著降低設備的總重量。管子確定后，要合理布置，保證管子沿液流方向有3°左右的坡度，以利液體在自重作用下順利進入集液管[13]。 3.蒸發(fā)式冷凝器的特點 3.1蒸發(fā)式冷凝器的優(yōu)點 （1）冷凝效果好。由于水的蒸發(fā)潛熱大，單位水的吸熱量大，在判官內(nèi)外，空氣與制冷劑逆流向流動，提高了傳熱效率，從而達到更好的冷凝效果。 ( 2)節(jié)水。蒸發(fā)式冷凝器充分利用水的汽化潛熱，這與風冷式冷凝器和水冷式冷凝器利用顯熱來吸收制冷劑的熱量完全不同，比淋水式冷凝器更能充分利用水的蒸發(fā)潛熱。且蒸發(fā)式冷凝器理論耗水量僅為一般水冷式冷凝器的1% ?？紤]飛濺損失、排污換水等因素，實際耗水量也約為水冷式的5% ~10%。風冷式冷凝器雖然不用水源，但需要消耗更多的壓縮機和冷凝功耗。 （3）節(jié)電。采用蒸發(fā)式冷凝器的制冷系統(tǒng)，其冷凝溫度要比用風冷式或水冷式冷凝器低，因而采用蒸發(fā)式冷凝器將使壓縮機的輸入功率減少(冷凝溫度每升高1℃ 單位制冷量的耗電量將增加3. 0% ~ 3. 5%)[14]。此外，冷凝器的總功耗(水泵、風機)也顯著降低, 因而能明顯節(jié)能。據(jù)眾多測試報告顯示，與殼管式冷凝器和水冷卻塔組合的系統(tǒng)相比，采用蒸發(fā)式冷凝器可降低制冷裝置電耗10%左右， 而與空冷式冷凝器相比，可節(jié)電30%以上。 (4)安裝、維護方便，占地面積小，運行費低。 蒸發(fā)式冷凝器本身起了冷卻塔的作用，因此不像一般水冷式冷凝器還需配備冷卻塔，水冷式冷凝器和冷卻塔的綜合初投資，實際上高于蒸發(fā)式冷凝器。蒸發(fā)式冷凝器結構緊湊，占地面積小，而且制造時更容易形成整體，這樣給安裝帶來了極大的方便，日常維修工作量小。 3．2存在問題及可能的解決方法 蒸發(fā)式冷凝器雖然有諸多有點，但在實際應用過程中也產(chǎn)生了一些問題，如果不想辦法加以解決，蒸發(fā)式冷凝器的應用必然受到限制。 首先也是最主要的是蒸發(fā)式冷凝器結垢問題。由于蒸發(fā)式冷凝器結構緊湊，換熱效率高，結垢對其傳熱性能影響相當大。在蒸發(fā)式冷凝器中，當水蒸發(fā)時，原來存在的雜質(zhì)還在水中，水中溶解的固體的濃度也會不斷提高，如果這些雜質(zhì)和污物不能有效控制，會引起結垢、腐蝕和泥漿積聚，從而降低傳熱效率。據(jù)實驗數(shù)據(jù)，當結垢厚度為0.5 mm 時，冷凝壓力會增加0.15 MPa，增加耗電19%，結垢厚度為1 mm，冷凝壓力上升0.22 MPa，增加耗電39%[15]。因此，蒸發(fā)式冷凝器的用水應軟化處理并控制循環(huán)水使用周期，通過排污來控制雜質(zhì)的積聚。運轉(zhuǎn)一定時間后，還應進行除垢，除垢的方式大多數(shù)采用酸洗，洗滌時要格外小心，避免破壞盤管的鍍層，影響使用壽命。目前較先進的冷凝器都采用了防結垢技術，如電子防垢除垢裝置，這些除垢裝置基本能控制水垢的生成。但即使采用了防結垢技術，也必須時刻注意結垢情況，隨時采取除垢措施，這樣不僅可以提高冷凝器的傳熱效率，還可以延長蒸發(fā)式冷凝器的使用壽命。 其次是腐蝕問題，蒸發(fā)式冷凝器外殼由于常年處于水與空氣的潮濕環(huán)境下，易于腐蝕，需要熱浸鋅處理，用鍍鋅鋼的周期性鈍化來防止“白銹”，白銹就是積聚在鍍鋅鋼表面上的白色、蠟狀和破壞鋅層的腐蝕物。由于浸鋅不均勻或厚度不夠，部分地方腐蝕嚴重影響產(chǎn)品壽命。蒸發(fā)式冷凝器的換熱管也存在同樣問題。因此熱浸鋅質(zhì)量要把好關，保證鍍鋅厚度，同時注意鍍層均勻。 第三是水量的合理分布問題。噴淋水的水量選擇和均勻分布對蒸發(fā)式冷凝器換熱效果有很大的影響，在水分配系統(tǒng)中，采用特大型防堵式噴淋嘴，取代數(shù)量眾多的噴水孔，可大大簡化水的分配系統(tǒng)，提高了效率，并且使用可靠，使維護容易，且維護費用降低。 第四是風機問題。以往國產(chǎn)蒸發(fā)式冷凝器一般為吹風式結構，風機裝在下面，由于擋水板設置不當，或用戶操作不當，先開水泵后開風機，造成風機接線盒進水短路，使電機燒毀?，F(xiàn)在采用吸風式較多，接線盒放在箱體外，避免與水接觸，一般不存在上述問題，但對風機葉片要求較高，要能耐腐蝕。 上述四條是主要問題，當然還有冷凝器的震動與噪聲問題，維修問題等，這些問題中最終還是結垢和防腐蝕問題。隨著計算機技術的發(fā)展，研究更加復雜精確的數(shù)學計算模型成為可能，比如人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術和自適應神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)等新的研究方法，使水量的合理分布問題取得了改善。風機也通過制造技術的改進、放置位置的變化等方式得到了有效解決。若能很好的解決結垢和腐蝕問題，蒸發(fā)式冷凝器必將有更好的發(fā)展和應用。 4.結語 總體來說，我國蒸發(fā)式冷凝器的開發(fā)和應用相對滯后，與國外相比還有一定差距，應用過程中也存在一些問題。首先是地區(qū)的不平衡性，當然這和我們地理環(huán)境差異大和經(jīng)濟發(fā)展不平衡有很大關系。其次是蒸發(fā)式冷凝器使用過程中的一些問題，主要是防結垢、防腐蝕問題，另外還有水量的合理分布和風機的合理布置和使用。蒸發(fā)式冷凝器的理論和應用研究仍有很大的發(fā)展余地，新技術的出現(xiàn)，新產(chǎn)品的開發(fā)和應用方式的改進，都為蒸發(fā)式冷凝器的發(fā)展提出新課題。特別是近幾年來電力資源緊張和水資源匱乏將促進有關蒸發(fā)式冷凝器的研究和應用，蒸發(fā)式冷凝器產(chǎn)品技術的成熟和進一步應用，對我國經(jīng)濟和社會的發(fā)展也將起到重要的推動作用。 參考文獻 [1] 朱冬生, 涂愛民, 蔣翔等. 蒸發(fā)式冷凝冷卻設備的研究狀況及其應用前景分析[ J]. 化工進展, 2007, 26，( 10) : 1404- 1410 [2] 蔣翔, 朱冬生. 蒸發(fā)式冷凝器發(fā)展和應用[ J].制冷,2002, 21 (4) : 29- 33 [3]彥啟森，石文星.田長青．空氣調(diào)節(jié)用制冷技術[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社.2004． [4]蔣翔．朱冬生．蒸發(fā)式冷凝器傳熱強化研究[D]．廣州：華南理工大學，2003． [5]Metin Ertunc H．Murat H．Comparative analysis of evaporative condenser using artificial neural network and adaptive negrofuzzy inference system[J]．International Journal of Retrigeration，2008．8(31)：1 426～1436． [6]Nasr M M，Salah Hassan M Experimental and theoretical investigation of an innovative evaporative condenser for residential refrigerator[J]．Renewable 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在本文中，設計，制造，和一個簡單而創(chuàng)新的太陽能蒸發(fā)冷卻器性能分析的過程進行了說明。本次調(diào)查旨在評估一個非常小的冷卻器以最小的能源消耗（10瓦）的性能。太陽能蒸發(fā)冷卻器是出于各種簡單的電氣和機械部件。冷卻器是在一個指定體積的房間進行測試，510×310×320立方厘米。為了評估該冷卻器的性能，連續(xù)5天在房間的不同位置，測定和比較空氣溫度。結果表明，在夏季該冷卻器的性能是相對合理的。然而，提高它的性能可以采用高性能的冷卻襯墊和太陽能電池板。這個簡單的蒸發(fā)冷卻器得益于制造過程簡便，成本效益和高便攜性。 關鍵詞 太陽能蒸發(fā) 冷卻器設計性能 分析實驗 16 引言 近年來太陽能蒸發(fā)冷卻器在家庭，農(nóng)業(yè)和工業(yè)上的應用已經(jīng)被證明是經(jīng)濟系統(tǒng)（2005戴維斯）。這些冷卻器可以設計和制造各種尺寸和容量并且容易安裝。蒸發(fā)冷卻器特別適合安裝在低濕度區(qū)域中。隨著社會和經(jīng)濟不斷的發(fā)展，人們的愿望也在不斷增加想設計一個的系統(tǒng)，冷卻房間或建筑物的空氣，使用空調(diào)提供一個舒適的溫度和濕度。瞄準需求，需要考慮許多因素，并提供一個最佳解決能耗的方案。蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)是一種最常用的冷卻系統(tǒng)。在二十世紀的美國，從1906開始，蒸發(fā)冷卻器有很多人從事研究，（齊薇格1906年）。他建議使用常規(guī)的墊，增加水和空氣之間通過的接觸面。一個典型的設計包括一個儲水器，和使水循環(huán)通過常規(guī)墊的泵，和一個使空氣穿過墊和所需的空間的風扇。 蒸發(fā)冷卻器在國內(nèi)有廣泛的使用范圍，有小型便攜式和大型工業(yè)通風系統(tǒng)式，這些消耗大量能源。在過去幾年中不斷增加的能源成本已經(jīng)使節(jié)能理念作為行業(yè)中最重要的研究領域之一。另外，能源消耗是直接關系到環(huán)境的污染和導致全球變暖。上述問題的增加為使用可再生能源提供了動力。太陽能是一種可再生能源的形式，在地球上許多地區(qū)可已使用，并且可以在不同的設備中使用。 近年來，在很多地方太陽能都被用來作為一個具有成本效益的解決方案，它是清潔，無噪聲，可再生和環(huán)境友好的能源。太陽能系統(tǒng)提供了一個開創(chuàng)性的愿景，以陽光為動力的世界（萊格特2009）。因此，太陽能可以被利用在世界各地的各個層面。 1839年，法國物理學家Antoine-Cesar Becquerel開始研究太陽能電池技術的發(fā)展。根據(jù)大英百科全書，第一個太陽能電池大約在1883年被Charles Fritts發(fā)明，他使用的結點是具有一層極薄的金色硒涂層。 1941年，Russell Ohl發(fā)明了硅太陽能電池。 1954年，三位美國研究人員Gerald Pearson, Calvin Fuller, 和 Daryl Chapin，設計了一個硅電池使太陽能量轉(zhuǎn)換效率增加了6％，并發(fā)明了第一個太陽能電池板（Perlin 2004）。其他的科學家和工程師們隨后沿用以前的方法來提高太陽能電池的性能 蒸發(fā)冷卻是一個簡單的，小型能源密集型和環(huán)境友好型的空調(diào)技術（ASHRAE 2003）。幾千年前伊朗發(fā)明了風井在屋頂上的形式是空氣冷卻的早期形式（ Kheirabadi 1991）。住宅空調(diào)出現(xiàn)之前，在炎熱干燥的夏季它是唯一一種可讓家庭內(nèi)部舒適的機械裝置（ Karpiscak和Marion 1991）。隨著科技的進步，對蒸發(fā)冷卻器的不同方面進行了研究，一些冷卻器的顯著特點都涵蓋于大量的科研文章中。麥克雷恩交叉和銀行開發(fā)了濕面式換熱器綜合模型，可應用于各種蒸發(fā)冷卻器（ 1989）。Dai和Sumathy 研究了以濕紙蜂窩構成包裝材料的橫流式直接蒸發(fā)冷卻器，結果表明，關于優(yōu)化空氣通道的最佳長度和性能有一些操作特征的改進可以作為代表（2002）。 有大量的研究工作關于蒸發(fā)冷卻技術在建筑中的應用。貝列比等人提出了一種用于上漿的被動蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)和利用塔建筑被動蒸發(fā)原理，影響下沉氣流的建筑模型（2006）。鮑曼等人研究了被動倒灌風蒸發(fā)冷卻（PDEC），減少了在炎熱干燥氣候中的能源消耗（1997）。一個新的EC Joule 對PDEC在非住宅建筑沉淀的應用進行了描述。Khandelwal et al.研究降低建筑中央空調(diào)全年能耗通過潛在的先進的蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)（2011）。大學圖書館是一種典型的三層建筑。著名的建筑模擬軟件， TRNSYS，對建筑進行熱負荷計算和建筑的動態(tài)模擬。HerreroMartín提出了一種半間接蒸發(fā)冷卻器的實驗研究，關于于建筑空調(diào)系統(tǒng)的能量回收裝置（2009）。Al-Turki和Zaki 研究了間歇噴建筑物屋頂?shù)慕ㄖ湄摵傻挠绊懀?991）。在屋頂?shù)臐駶櫰冢g歇逐步噴涂變化的屋頂?shù)臒犴憫峭ㄟ^引入一個等效的以氣象條件為藍本，屋頂?shù)奶炜蛰椛浜驼舭l(fā)的影響的假想溫度。在歐洲北部的溫帶海洋性氣候條件下Costelloe和Finn提出的實驗研究的結果在水一方，打開熱效應，間接蒸發(fā)冷卻試驗實現(xiàn)低溫（1–4 K）的方法（2007）。Jaber和Ajib設計了間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)降低能耗，并且不產(chǎn)生熱舒適性的負面影響和在國家層面上降低的石油進口賬單和減少有害氣體排放到環(huán)境中達到國際水平（2011）。 許多制冷系統(tǒng)消耗電能高，導致用電高峰負荷。這將要求建造更多的發(fā)電廠，因此，他們有責任提升電力的平均成本（Santamouris和Asimakopoulos2001）。Schulz發(fā)明了一種新的太陽能蒸發(fā)冷卻器改裝套件，以減少電力的供給量和操作這種共同蒸發(fā)冷卻器的成本（2000）。因此，該冷卻器采用太陽光而產(chǎn)生能量減少了使用商業(yè)供應的能量。 在本文中，對設計，制造，和一個簡單的創(chuàng)新的直流（DC）供電的太陽能蒸發(fā)冷卻器性能分析的過程進行了說明。該冷卻器提出的根本目的是被太陽兼容和環(huán)境友好型。冷卻器可用于一個小房間的房子或辦公室的空氣冷卻。冷卻器是在以評估其性能在指定的房間進行測試。在夏天空氣的溫度在房間的不同位置連續(xù)測量和比較。結果表明，在夏季該冷卻器的性能是相對合理的。 太陽能蒸發(fā)冷卻器的建議 圖1表示出了太陽能蒸發(fā)冷卻器的配置。它由八個部分組成：水族箱泵（6 V DC），水貯存器（40×40平方厘米），常規(guī)焊盤，水分配線，計算機風扇（8×8平方厘米），電池，太陽能電池板（10瓦），以及太陽能控制充電器。冷卻器的主體有體積42×42×50立方厘米是用鍍鋅鐵皮。人們普遍認為美麗的設計是制造基地的最重要因素之一，所以木鑲嵌覆蓋冷卻器的主體的外部區(qū)域，使其更優(yōu)選。如該圖所示，冷卻器位于一個凳子，以便在各種情況下使用。 蓄水池泵 水在冷卻器中循環(huán)使用同時來浸泡焊盤的。人們普遍認為，泵是冷卻系統(tǒng)的中心。泵的作用是連續(xù)提供循環(huán)水。為了實現(xiàn)這一目標，我們需要一個合適的泵。有不同的蒸發(fā)冷卻器使用不同尺寸的泵。既然是需要的最低能量消耗，水族館泵工作于6 V DC。在冷卻器中，蓄水池的泵被放置在底部，并在工作時循環(huán)的水。為了防止在空氣中堵塞，解決的辦法是連續(xù)地吸水。因此，由橡膠制成并充滿水的盒子被安裝到作為一個阻尼器和應對泵的振動。因為它可以看出，如圖1所示，泵很容易通過一個軟管連接到下蓄水池。接著，將泵的輸出連接到所述配電線，以完成泵的操作。 儲水器 兩個蓄水池都在冷卻器中使用。一個是位于孔冷卻器的頂部負責配水。為了有組織地細心和精心的在焊盤中劃分水，洞是由激光切割機創(chuàng)建的。兩個蓄水池是用樹脂玻璃，因為它是透明的，它可以立即用膠水連接。其他蓄水池位于冷卻器的底部收集返回的水。后面的部分搭載了一臺尺子，用于測量水位和水的消耗，同時測試冷卻器。由于水在循環(huán)，所以在儲水層測試，他們不得不進行密封。因此，蓄水池的不同部分用膠密封儲水層。 常規(guī)的焊盤片 這些天來，影響蒸發(fā)冷卻器的性能和操作是因為冷卻器焊盤片有不同的形狀和材料。自1945年以來傳統(tǒng)的焊盤片已被用于不同的制造商（Essick1945）。該專利已幫助設計人員，使他們的蒸發(fā)冷卻器的效率更高。在本研究中，我們以指示他們?nèi)绾文苓m應太陽能蒸發(fā)冷卻器進行常規(guī)焊盤進行測試。開始由單一的常規(guī)焊盤測試，然后通過分別把冷卻器內(nèi)具有約10厘米的距離相等的兩個和三個常規(guī)焊盤。如該圖2所示。前者含有1個單片位于冷卻器后部這一內(nèi)部區(qū)域，后者包含3個單片。 水的配電線路 在圖中1所示，水中線路從蓄水池底部連接到蓄水池的頂部。 水的循環(huán)通過一個軟管非常適合的完成。由于蓄水池是有機玻璃制成，Mitreapel快速膠水被選為其固定頂端水庫和蓄水池的輸出泵。 計算機的風扇 計算機風扇通常使較冷的空氣進入機箱內(nèi)并排出熱空氣從而保持組件在安全工作溫度范圍。在1997年中央處理單元冷卻落實到計算機。設計者試圖操作提高計算機風扇的速度，以減少噪音和能量消耗。四個電腦風扇（12 V，0.2A DC）被安裝在太陽能蒸發(fā)冷卻器的前部。如圖1所示，風扇以彼此相同的距離放置來使涼爽均勻的空氣進入室內(nèi)。電腦風扇充分協(xié)助我們介紹獨特的太陽能蒸發(fā)冷卻器的優(yōu)點。 太陽能電池板 一種太陽能電池，通過光電轉(zhuǎn)換過程將光的能量直接轉(zhuǎn)換成電能。在多年的過程中，許多科學家都竭盡所能，以提高太陽能電池的效率。有許多在發(fā)展的類型的太陽能電池技術，但是它們中的一些最常用的，如晶體硅，薄膜濃縮器，和熱光電太陽能電池的技術。如該圖3所示 ，晶體硅板（10瓦）用于含有正極和負極兩極太陽能的蒸發(fā)冷卻器。 正極存放于頂側，而負極存放于底部。電場是由2極負責產(chǎn)生電力能。該電以直流在面板中傳輸。太陽能電池板是位于房間的窗前，吸收直射陽光。 電池 當太陽下山可以儲存能量，所以電池是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中最重要的因素。如該圖4所示。，LEOCH（鉛酸）電池（DJW12-12.12 V，12AH）被用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)中。電池在需要的時候尤其是在一天，有沒有強烈的陽光下儲存能量。 太陽能充電控制器 所有的使用電池的太陽能發(fā)電系統(tǒng)需要太陽能充電控制器。太陽能充電控制器的作用是控制能量由太陽能電池板到電池中。太陽能充電控制器的基本任務是調(diào)節(jié)電池電壓，并打開電路時電池電壓上升到一個良好設定的水平，停止充電。它也用于防止反向電流流過。因此，它是太陽能發(fā)電系統(tǒng)完成的一個重要因素。如圖4所示，太陽能充電控制器用于冷卻器中來調(diào)節(jié)電池電壓。 太陽能蒸發(fā)冷卻器測試 蒸發(fā)冷卻器一般分類是根據(jù)冷卻器相對于建筑物的位置。通常情況下，有三類： （ 1 ）上升氣流（地面安裝） ，（ 2 ）側面（屋檐或窗口安裝） ，和（ 3 ）下沉氣流（車頂） 。在本研究中，第二類（側面）在三種形式的焊盤，其中包括一個單一的焊盤，雙焊盤，和一個三聯(lián)焊盤（圖2）被用來進行測試。為了測試太陽能蒸發(fā)冷卻器的實驗數(shù)據(jù)，并相互比較，不同的溫度下測定的溫度包含T 1, T 2, T 3, T 4, T in, T out,和 T wb (T 1, T 2, T 3, and T 4) 分別表示空氣溫度接近每一面墻的右上，右下，左上，和左下方。 T in, T out和 T wb 分別顯示的冷卻器內(nèi)部和外部的濕球溫度，這是用來計算冷卻器效率的。如該圖 5所示。，冷卻器被放在了房間（ 510 × 310 ×320毫升）中，窗口的前面（ 310 ×335 CM2） 隨后，房間的覆蓋保溫墻壁被編為1至4號。每面墻上都被分為四個熱區(qū)，在靠近墻壁的地方測量空氣溫度分布。圖6所示出，房間編號的墻面。當太陽直接照射透過窗戶，太陽能蒸發(fā)冷卻器是在相同的外界溫度和相同的實驗時間進行測試。重要的是要確保該實驗數(shù)據(jù)的準確性。因此，在指定的溫度下進行，以證明在冷卻器的運行是正常和精心測定的。 結果與討論 溫度變化 太陽能蒸發(fā)冷卻器從下午12:00到下午4:00中的每個小時進行了測試。正如前面提到的，圖6所示，為房間編號的墻壁。 首先，每面墻上的空氣溫度（T 1，T2，T 3和T4）都進行了測量。數(shù)字溫度計安裝在四個提及領域的墻壁上。為顯示它們之間的差異，下面的圖形數(shù)據(jù)嘗試說明鄰近每個墻壁的三種形式的焊盤片的空氣溫度的變化（圖7）。分別顯示每面墻壁的數(shù)據(jù) 上面的圖表中可以看出從中午12點至下午3點氣溫增加，之后下午3:00，溫度降低。還有一點，我們想提出的是，在安裝有三層焊盤與單一的焊盤和雙焊盤相比，降低溫度有明顯的效果。這是很容易發(fā)現(xiàn)負責遞減溫度的三層焊盤的地表蒸發(fā)情況。 耗水量 在本研究中，太陽能蒸發(fā)冷卻器的耗水量也被測量并與結果進行比較。圖11顯示的用水量從下午12:00到下午4:00。因為它是在圖中所示，用水量上升從中午12點至下午3:00和下降從下午3:00到下午4:00和前面討論過的道理一樣。此外，它顯示了一個三層焊盤增加耗水量與單個焊盤和雙焊盤相比較。很明顯增加的表面是蒸發(fā)上升的主因 蒸發(fā)冷卻的熱力學 該實驗是在平均空氣溫度和空氣的相對濕度分別為37.5℃和37.45％之間時完成的。因為它在上面的圖中可以看出，該冷卻器能在5.4-7.9℃，根據(jù)熱力學第一定律，冷卻空氣至絕熱飽和過程。（圖12，Sonntag et al，2003） 太陽能蒸發(fā)冷卻器的效率 蒸發(fā)冷卻器的效率，可以使用下面的公式來計算（Koca et al. 1991; Al-Sulaiman 2002; Gunhan et al. 2007; Kittasetal.2001） 其中測試部分T in 和T out分別表示空氣的入口和出口球溫度，T wb是濕球溫度。 當然，冷卻器'飽和效率取決于內(nèi)部溫度（T in）和外部溫度的冷卻器（T out）。在此溫度進行測量，并代入上面的方程，作為結果。因為它可以看出，在圖13中，由于溫度升高，冷卻器效率從中午12點至下午4:00下降。此外，如圖13所示，太陽能蒸發(fā)冷卻器在使用三層焊盤具有最高的效率。 誤差分析 在這項研究中，錯誤分析指三個因素，包括溫度，水的消耗，和冷卻器的效率。指示錯誤分析，一種方法應予以考慮。一組數(shù)字的平均值被定義為所有通過他們的數(shù)目整除的數(shù)的總和。在數(shù)學語言中，如果有N（在本文中，N =5）觀測和x代表任意一個觀察，然后算術平均，我們指定的符號X，由（Bevington and Keith 2003）給出 樣本標準差s是分散的被廣泛接受的定量度量。對于特殊情況下的所有數(shù)據(jù)點都具有相等的權重，樣本的標準差由下面的方程定義（Barford 1967） 標準偏差的定義由上面的方程所提供，測量值中的任何一個隨機的不確定性的值于計算S。直觀地說，平均值的預期的測量值比以下單獨測量中任何一個都具有隨機不確定性。它可以表明一組測量值σ米，當所有的測量具有相等的統(tǒng)計權重，平均值的標準偏差是由（Beers 1953）給出 對錯誤的分析表示，利用上述所有公式。由于大量的數(shù)據(jù)，最后的結果涉及到每一個部分表示于表1，2和3 結論 在本文中描述了一個設計，制造，和簡單的創(chuàng)新的直流供電的太陽能蒸發(fā)冷卻器性能分析的過程。本研究的目的是評估一個在典型的室溫下小型消耗能量最小的用于冷卻的空氣冷卻器的性能（ 10瓦） 。太陽能蒸發(fā)冷卻器的各種簡單的電氣和機械部件已經(jīng)做出來了。在這里，我們描述了它可能有什么用并且不浪費大量的能源。冷卻器已在指定的房間，體積510 × 310 × 320立方厘米進行過測試。為了評估該冷卻器的性能，在夏天連續(xù)在房間不同位置的空氣溫度進行測量和比較。實驗結果表明，在夏季該冷卻器的性能是相對合理的。然而，它可以采用高性能的冷卻襯墊和太陽能電池板提高性能。三焊盤冷卻器比單焊盤或雙焊盤更有效率。冷卻器的最重要的優(yōu)勢是它制造工藝容易，成本效益，便攜性和安裝易用性。 參考文獻 [1]Al-Sulaiman, F. 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