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      泡沫陶瓷填料直接蒸發冷卻換熱性能實驗研究

      來源:蘇州諾華德環保空調 發布時間:2012年06月02日 瀏覽量:2931

      0引言

      直接蒸發冷卻式水源熱泵型空調系統是利用水與熱空氣的溫差,通過多孔結構熱濕交換器(亦稱填料、水簾)使水與熱空氣直接接觸,通過水的蒸發,將熱空氣進行蒸發冷卻、加濕和除塵凈化,再送入室內置換原來受污染的高溫空氣,達到凈化室內空氣和調節室內溫濕度的目的。該技術與常規冷媒制冷技術相比,具有對大氣環境無污染和低耗能等優點。在全球大氣逐漸變暖,大氣臭氧層破壞日益嚴重的情況下,這種環保型空調技術越來越受到人們的重視。

      填料是直接蒸發冷卻式空調(即環保空調)技術的核心之一,其性能直接影響到空調機的運行效果。填料分有機材質和無機材質兩種,其中有機材質主要有天然植物纖維(俗稱木絲)和紙簾,無機材質主要有玻璃纖維和鋁簾。木絲和玻璃纖維均為三維通孔結構,孔徑和比表面積小,濕挺度(吸濕后的結構剛度)低,而且木絲的耐腐蝕性和玻璃纖維的吸濕性也差。紙簾的吸濕性和散水性好,鋁簾的防腐性高,它們都是由波紋狀的紙板或鋁板以十字斜交叉形式組裝而成,均為二維通孔結構,而且鋁簾的吸濕性很低,生產成本高,紙簾的濕挺度和阻燃性低。木絲和紙簾的使用壽命短,僅2~3年。國內外對紙質填料、金屬填料的直接蒸發冷卻換熱特性已做了較多研究。目前的實際應用則以紙質填料為主。

      泡沫陶瓷是一種新型的三維連通網絡結構材料,具有通孔率高(75%~85%)、比表面積大、強度高、阻燃性和耐腐蝕性及防霉性好、使用壽命長等特點。采用泡沫陶瓷作為直接蒸發冷卻式空調機的熱濕交換填料的研究尚未見公開報道。如果泡沫陶瓷能夠用作直接蒸發冷卻式空調機的熱濕交換填料,其耐腐蝕、耐高溫性能和對空氣的過濾凈化能力將比波紋板型紙質填料和金屬填料高得多。為此,我們對泡沫陶瓷填料的直接蒸發冷卻換熱特性進行了以下實驗研究。

      ……

      2.3不同材質填料的蒸發冷卻換熱效率和過流阻力對比

      國內外直接蒸發冷卻式空調機目前常用紙質填料及金屬填料。這兩類填料結構上都設計了特殊的波紋角度,可以控制水與空氣交叉流動的方向,從而可以提供水流與空氣之間較大的接觸面積以及較小的流動阻力。

      表5列出了瑞典蒙特公司CELdek5090型紙質填料和我國天津某公司BY-500Y型金屬填料的主要性能參數。

      表5典型紙質填料和金屬填料的主要性能參數

      填料種類

      空隙率(%)

      比表面積(m2/m3)

      波紋夾角

      波紋高度(mm)

      BY-500Y

      金屬填料

      94

      500

      45°

      6.3

      CELdek5090

      紙質填料

      95

      680

      90°

      7.0

      我們以CELdek5090型紙質填料和BY-500Y型金屬填料作為對比對象,對孔徑為10ppi的泡沫陶瓷填料進行了對比測試。測試條件為:材料厚度均為50mm、通過填料試件表面風速v為1.0m/s、布水流量w為0.135m3/h、進口空氣干球溫度T0為38℃±1℃、進口空氣的濕球溫度Tw為23℃±1℃。對比測試結果如表6所列。

      表6不同種類填料的換熱效率和過流阻力對比

      填料種類

      換熱效率(%)

      過流阻力(Pa)

      泡沫陶瓷填料

      65.8

      127

      BY-500Y金屬填料

      61.0

      15

      CELdek5090紙質填料

      69.1

      10

      注:數據來源于天津某公司和蒙特公司相關產品手冊

      由表6可知:泡沫陶瓷填料的蒸發冷卻換熱效率接近CELdek5090型紙質填料,高于CB-500Y型金屬填料;但是目前試制的泡沫陶瓷填料的過流阻力較大。增大泡沫陶瓷填料的孔徑可解決過流阻力過大的問題。這是后續改進研究的主要內容。

      3結論

      (1)影響泡沫陶瓷填料直接蒸發冷卻換熱效率的主要因素有:填料厚度、進口空氣溫度、空氣流速、填料孔徑、填料表面是否預涂吸水涂層、布水均勻程度等。

      (2)泡沫陶瓷填料具有強度高、阻燃性和耐腐蝕性及防霉性好、使用壽命長等特點,其直接蒸發冷卻換熱效率接近紙質填料,高于金屬填料,用作直接蒸發冷卻換熱填料是可行的,在直接蒸發冷卻式水源熱泵型空調領域有著廣闊的應用前景。

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