热质过程实验报告.doc

热质过程实验报告.doc直接蒸发冷却空调机传热传质过程
摘要
蒸发冷却技术的广泛应用对节能减排有重大意义，其传热传质过 程的性能优化准则是改善蒸发冷却性能的理论基础。直接蒸发冷却空 调机因其节能和环保的优点而在干燥和半干燥地区的推广使用越来 越受到重视，但针对其内部工作过程的理论计算方法至今尚未完善。 在通过对直接蒸发冷却空调机与冷却塔传热、传质过程进行类比分析, 得到直接蒸发冷却空调机的热工计算方法。
关键词
直接蒸发冷却传热传质
工作原理
传热学就是研究由温差引起的热量传递规律的科学，混合物的组 分在浓度梯度的作用下由高浓度向低浓度的方向转移的过程叫做传 质。而传质与传热学则是研究传热的基本理论以及传质基本过程。
直接蒸发冷却是当水和空气直接接触时，利用水和空气之间的水 蒸气分压力差，水蒸发使空气失去显热降温而同时得到潜热加湿。在 使用循环水时，空气的状态变化过程近似为一等焙过程见图1。直接蒸 发冷却空调机的冷却效率定义为：
H =(tl-t2)/(tl-tw)
式中tl 空调机进口空气干球温度,°C
t2 空调机出口空气干球温度,°C
tw 进、出口空气湿球温度,°C
图1直接蒸发冷却空气状态变化过程示意图
直接蒸发冷却空调机是一种新颖的空调设备，因其具有节能、环 保、送风品质高等优点，在干燥和半干燥地区的推广使用越来越受到 重视。其工作原理如图2所示，设备下部设有集水箱，循环水经过水 泵及流量调节阀送至填料顶部，将水均匀淋在填料层上，然后淋水依 靠重力下流，润湿整个填料表面，空气通过淋水填料层时，与填料层 表面水膜进行热湿交换，空气传递显热给水，干球温度降低，而水分 蒸发成水蒸气进入空气中，空气的含湿量增加，潜热增加。冷却后的 空气用于空调。
出风（送入空调房间）
图2直接蒸发冷却空调机工作原理
可以看出，直接蒸发冷却空调机是利用水的蒸发吸热来冷却空 气，冷却后的空气送入空调房间，而水只在空调机内部循环使用。为 扩大水与空气的接触面积，在冷却塔和空调机内部均装有吸湿性较好 的填料，其综合性能直接影响到设备的冷却性能。
影响直接蒸发冷却空调机热湿交换性能的各因素的分析
由式(21)可知,影响直接蒸发冷却空调机热湿交换性能的因素有
迎面风速V、空气与湿膜表面间的换热系数a、填料厚度&、填料的 面积系数，等。现以瑞士蒙特的CELdek(赛代克)填料为例，分析说明 以上各因素对热湿交换性能的影响。经过数据拟合，得出冷却效率与 迎面风速及填料厚度、换热系数与迎面风速的关系曲线，如图3〜5所 示。由图3和图4可知，当填料厚度一定时，迎面风速的大小将直接影 响到冷却效率及换热系数的大小。增大迎面风速，空气与水的对流换 热增强，换热系数增大，但由于接触时间减少,阻力明显增加，使得整个 直接蒸发冷却空调机的冷却效率下降。减少迎面风速，热湿交换时间 变长,冷却效率提高，但换热系数变小，且会使得设备体积增大。由图4 知直接蒸发冷却空调器中空气与湿膜表面间的换热系数为40〜120 W/(m2 • °C)o
实际应用
日常生活中遇到的水分蒸发和煤气在空气的弥漫以及室内装修 造成的空气污染等都是传质现象。同样在自然界和工程实际中，海洋 的水面蒸发在潮湿的大气层中形成云雨；生物组织对营养成分的吸 收；油池起火和火焰的扩散；冷却塔、喷气雾化干