蒸发式冷凝器的研究现状及其在家用空调的应用

摘 要: 本文主要针对蒸发式冷凝器的原理、结构极其特点，分析当前蒸发式冷凝器的研究及应用现状，并且结合其在家用空调中的应用，探索在应用过程中出现的问题，并且力求找到解决办法，为蒸发式冷凝器在未来的发展趋势做出展望。

关键词：蒸发式冷凝器;应用;研究现状

随着经济技术飞速发展，我国的工业水平也逐渐上升，但是也不得不看到我国资源的紧缺。我国是资源能源大国，可是我国的人均占有量却极少，尤其是水资源及各种能源非常紧张。节能已经成为时下流行语，它与我国的可持续发展的现代化工业建设紧密相联，是科学发展观的直接要求。我国工业生产过程中涉及到制冷的耗能现象非常严重，即使是相同的冷凝负荷，和国际生产水平相比却要消耗多处其几倍的能量。除去耗能现象严重，冷却用水的污染也非常严重，因此如何节能已经成为我国当前工业发展的重点内容。而蒸发式冷凝器便是其中一种使得冷却水重复利用，有利于降低能耗减少水污染的重要设备。据此，笔者将在下文中就冷凝器的应用展开详细阐述。

一、蒸发式冷凝器概况分析

(一)蒸发式冷凝器概述

蒸发式冷凝器是一种以蒸发冷却和显热交换为基础的设备，它通过温度不同的两股流体，常为空气和水混合，当温度不同的这两股流体相遇时便会发出蒸发潜热，引起较热流体(水)发生冷却，冷却效应是借助一部分液体变成气态，释放蒸汽潜热来实现的。蒸发式冷凝器最初是来源于凉水塔，其工作原理与凉水塔大致相同，但是相比传统的凉水塔，冷凝器明显在技术上提高了不少。相对于凉水塔，蒸发式冷凝器过度掉了冷却水在冷凝器中显热传递的阶段，使得冷凝器温度更加接近空气的湿球温度，最终的冷凝温度也较凉水塔低。这便大大降低了压缩机的能耗，并且使得循环用水量减少。蒸发式冷凝器主要由换热器、水循环系统及鼓风机三大部分组成。蒸发式冷凝器将进入换热盘管的高温高压制冷剂蒸气冷凝。

(二)运行原理

蒸发式冷凝器的运行原理主要是将喷淋水由水泵输入到蒸发式冷凝器顶部的喷淋管当中，经过喷淋管上的喷嘴喷淋到冷凝排灌的外表形成比较薄的水膜，水膜中部分水吸热蒸发为水蒸气，剩下的部分落入水槽当中，以供后期的循环使用。其中轴流风机使得空气从顶部及侧壁下部被吸进流经盘管，饱和湿热空气则排到了周围大气中，湿热空气中夹带着部分水滴通过隔水板截留，有效的降低了水滴飘散的损失，散失到大气中的水蒸气在系统中由浮球阀进行控制来补充冷却水。

(三)蒸发式冷凝器的优势

蒸发式冷凝器是将风冷和水冷，传热与传质融为一体，是水冷式冷凝器和冷却塔一体化结构的高效冷凝设备。具体说来，它具有以下几方面的优势：

1.节约水：蒸发式冷凝器充分利用了水的汽化潜热，通过蒸发能够带走水的热量，并且这样的方式耗水量较少，因此它大大减少了水的消耗，这对我国水资源严重不足的现状有着重要意义。

2.降低能耗：能源消耗是我国当前冷凝设备存在的一个严重问题，蒸发式冷凝器受限于环境湿球温度，湿球温度一般比干球温度要低8-14度，采用蒸发式冷凝器总功耗会显著降低，节能效果明显。

3.对环境不造成污染：当前许多化工厂常常采用传统的管式冷凝器，夏季由于冷凝压力过高，常常采用放空降法来降低温度，但排出的空气当中含有大量的氨气，这些氨气会对环境造成很大的污染，但是蒸汽冷凝器却不存在这种现象，所以具有生态环境效益，对环境没有构成威胁，是一种绿色环保的冷凝设备。

二、蒸发式冷凝器在家用空调应用

(一)应用现状及对策

蒸发式冷凝器在西方发达国家的应用较为普遍，在技术上也日渐成熟，在我国的应用起步较晚，但推广较为迅速。蒸发式冷凝器在空调中的应用近年来也受到社会的普遍关注，尤其是在倡导绿色环保的今天，能耗低、污染小的蒸发式冷凝器便受到消费者和生产厂家的青睐。但是也不得不看到当前蒸发式冷凝器应用中存在的一些问题：

1.结垢问题：蒸发式冷凝器的内部结构紧凑，吸热快，一旦内部结垢对其工作效率的影响是极大的，尤其是对传热性能的影响非常大。造成结垢的因素有很多，冷凝器表面结构、表面温度、表面粗糙度。流体流动状态、外部环境等都起着重要作用。当前防垢的措施主要是物理处理和化学处理，两种方法，物理处理主要是应用磁或者静电技术以及超声波技术进行除垢;化学方法主要是采用在循环水中加入除垢剂的方式，比如磷酸盐等进行除垢。虽然这些除垢措施能够减少冷凝器中的污垢，但是也必须要注意把握除垢后冷凝器的运行状况，观察空调是否能够正常运行，这样才才能提高冷凝器的传热效率，还可以演唱蒸发式冷凝器的使用寿命。

2.腐蚀问题：蒸发式冷凝器长时间处于空气和水的潮湿环境下，而潮湿环境下又极容易造成设备的腐蚀，一旦发生较严重的腐蚀便会给冷凝器带去重大的影响，延缓其运行，还会在生产过程中到来不必要的经济损失。而对家用空调而言，蒸发式冷凝器一旦遭到腐蚀会影响内部流体的交换，影响制冷效果，同时会造成制冷耗电的增加，即相同的制冷负荷下需要更长时间和更多的供电才能实现制冷，这就提高了家用空调的能耗，与当初选择蒸发式冷凝器空调的节能初衷相违背。因此，在使用过程中必须对冷凝器进行维护，当前采用的主要措施是牺牲阳极法、化学镀Ni-p。表面涂层等方式。

3.水量的合理分布：在蒸发式冷凝器的运行过程中，喷淋水的水量选择和均匀分布其换热效果有非常大的影响，喷淋水量的大小在不同设备上也不尽相同。国内产品的性能比不上国外产品，很大一部分原因便是其喷淋的水量偏小，而且喷淋分布不够均匀，因此在喷淋水量的控制上还存在许多问题亟待解决。针对家用空调而言，喷淋水的分布直接影响最终的制冷效果，就改善措施上来看，可以在分配的过程中采用特大型防堵式喷淋嘴，取代数量众多的喷水孔，从而大大简化分配系统，提高水量分布的合理性和分配效率。

4.震动及噪音问题：噪音和震动是当前家用空调普遍存在的问题，对用户来说是极大的困扰。蒸发式冷凝器的噪音主要来自与风机、水泵。箱体噪声以及水滴下落的噪音。其中风机产生的噪声最大，也是家用空调最为主要的噪音来源，要解决风机产生的噪音可以选用宽叶片设计的低噪声轴流风机或者增加排风消声来减少风机的噪声。针对水滴噪声可以采用消声毯降低噪声，箱体噪声则可以采用贴声材料的方式。另外因为蒸汽式冷凝器运作过程中管内的高压气体会对管壁产生冲击，容易发生振动。因此为了减少家用空调使用过程中的震动可以注意管束和箱体之间连接的稳固性。

(二)未来发展方向

蒸发式冷凝器应用于家用空调在国际上更加普遍，在我国的发展还较为缓慢，但随着冷凝技术的提高和对绿色制冷的需求，蒸发式冷凝器在家用空调中必然会得到长足的发展。笔者认为在未来的发展中要充分考虑我国受众群体的需求，以及我国实际环境情况，在技术的基础上实现创新和完善，并且力求突破。着重探索蒸发式冷凝器的原理和设计思想，与国际先进的成熟技术相结合。由于我国各地气候差异较大，蒸发式冷凝器受客观自然环境的影响较大，因此在设计和开发过程中要充分考虑各地的实际情况。

三、结语

综上所述，我国的蒸发式冷凝器的开发和使用与国际水平相比还相对之后，在实际应用中也存在一些问题待解决。但蒸汽式冷凝器本身的优势和低能耗、低污染的优势又为其发展增加了助力，相信在未来我国的蒸发式冷凝器会得到更广泛的应用。

参考文献：

[1]沈家龙,蒸发式冷凝器传热传质理论分析及实验研究[D];华南理工大学;2005年

[2]王东屏;蒸发式冷凝器的设计[J]——《大连铁道学院学报》;2002年01期

[3]黄翔;国内外蒸发冷却空调技术研究进展(1)[J];——《暖通空调》;2007年02期

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