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泡沫陶瓷填料直接蒸发冷却换热性能实验研究

来源:苏州诺华德环??盏? 发布时间:2012年06月02日 浏览量:3146

任选9场怎么玩 www.zxdib.tw 0引言

直接蒸发冷却式水源热泵型空调系统是利用水与热空气的温差,通过多孔结构热湿交换器(亦称填料、水帘)使水与热空气直接接触,通过水的蒸发,将热空气进行蒸发冷却、加湿和除尘净化,再送入室内置换原来受污染的高温空气,达到净化室内空气和调节室内温湿度的目的。该技术与常规冷媒制冷技术相比,具有对大气环境无污染和低耗能等优点。在全球大气逐渐变暖,大气臭氧层破坏日益严重的情况下,这种环保型空调技术越来越受到人们的重视。

填料是直接蒸发冷却式空调(即环??盏?/A>)技术的核心之一,其性能直接影响到空调机的运行效果。填料分有机材质和无机材质两种,其中有机材质主要有天然植物纤维(俗称木丝)和纸帘,无机材质主要有玻璃纤维和铝帘。木丝和玻璃纤维均为三维通孔结构,孔径和比表面积小,湿挺度(吸湿后的结构刚度)低,而且木丝的耐腐蚀性和玻璃纤维的吸湿性也差。纸帘的吸湿性和散水性好,铝帘的防腐性高,它们都是由波纹状的纸板或铝板以十字斜交叉形式组装而成,均为二维通孔结构,而且铝帘的吸湿性很低,生产成本高,纸帘的湿挺度和阻燃性低。木丝和纸帘的使用寿命短,仅2~3年。国内外对纸质填料、金属填料的直接蒸发冷却换热特性已做了较多研究。目前的实际应用则以纸质填料为主。

泡沫陶瓷是一种新型的三维连通网络结构材料,具有通孔率高(75%~85%)、比表面积大、强度高、阻燃性和耐腐蚀性及防霉性好、使用寿命长等特点。采用泡沫陶瓷作为直接蒸发冷却式空调机的热湿交换填料的研究尚未见公开报道。如果泡沫陶瓷能够用作直接蒸发冷却式空调机的热湿交换填料,其耐腐蚀、耐高温性能和对空气的过滤净化能力将比波纹板型纸质填料和金属填料高得多。为此,我们对泡沫陶瓷填料的直接蒸发冷却换热特性进行了以下实验研究。

……

2.3不同材质填料的蒸发冷却换热效率和过流阻力对比

国内外直接蒸发冷却式空调机目前常用纸质填料及金属填料。这两类填料结构上都设计了特殊的波纹角度,可以控制水与空气交叉流动的方向,从而可以提供水流与空气之间较大的接触面积以及较小的流动阻力。

表5列出了瑞典蒙特公司CELdek5090型纸质填料和我国天津某公司BY-500Y型金属填料的主要性能参数。

表5典型纸质填料和金属填料的主要性能参数

填料种类

空隙率(%)

比表面积(m2/m3)

波纹夹角

波纹高度(mm)

BY-500Y

金属填料

94

500

45°

6.3

CELdek5090

纸质填料

95

680

90°

7.0

我们以CELdek5090型纸质填料和BY-500Y型金属填料作为对比对象,对孔径为10ppi的泡沫陶瓷填料进行了对比测试。测试条件为:材料厚度均为50mm、通过填料试件表面风速v为1.0m/s、布水流量w为0.135m3/h、进口空气干球温度T0为38℃±1℃、进口空气的湿球温度Tw为23℃±1℃。对比测试结果如表6所列。

表6不同种类填料的换热效率和过流阻力对比

填料种类

换热效率(%)

过流阻力(Pa)

泡沫陶瓷填料

65.8

127

BY-500Y金属填料

61.0

15

CELdek5090纸质填料

69.1

10

注:数据来源于天津某公司和蒙特公司相关产品手册

由表6可知:泡沫陶瓷填料的蒸发冷却换热效率接近CELdek5090型纸质填料,高于CB-500Y型金属填料;但是目前试制的泡沫陶瓷填料的过流阻力较大。增大泡沫陶瓷填料的孔径可解决过流阻力过大的问题。这是后续改进研究的主要内容。

3结论

(1)影响泡沫陶瓷填料直接蒸发冷却换热效率的主要因素有:填料厚度、进口空气温度、空气流速、填料孔径、填料表面是否预涂吸水涂层、布水均匀程度等。

(2)泡沫陶瓷填料具有强度高、阻燃性和耐腐蚀性及防霉性好、使用寿命长等特点,其直接蒸发冷却换热效率接近纸质填料,高于金属填料,用作直接蒸发冷却换热填料是可行的,在直接蒸发冷却式水源热泵型空调领域有着广阔的应用前景。

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