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热管是一种借助于工质的相变进行传递的换热元件,它具有高导热性、优良的等温性、传递方向可逆性、小温差下的高传热能力等特点,由此高效热管传热元件组成的热管换热器具有效率高、结构紧凑、压降小、无转动部件以及维修量小等优点,因此热管换热器不仅在工业得到了广泛应用,在制冷空调领域中也越来越受到重视。
本课题提出以水平吸液芯热管式换热器作为间接蒸发冷却用换热器应用于空调系统中,通过对热管热阻组成进行分析,从而得知热管外部热阻是传热过程的控制环节,总传热系数取决于一次空气与热管蒸发段外壁之间,二次空气与热管冷凝段之间的对流换热系数。因此需设法改变外部的传热环境,强化外部的传热能力。由此本课题提出在不增加一次空气含湿量的情况下,对二次空气侧采取两种强化换热方式,即采用加湿膜和直接向热管冷凝段喷淋两种蒸发冷却强化传热方式,利用温差和含湿量差两种驱动势来增强换热能力。通过实验对比验证,证明了课题中采取的两种强化传热方式在提高热管换热器的换热能力、加大对一次空气的处理温降等方面有明显效果。在二次空气侧采取的两种蒸发冷却方式,处理的空气温降比热管显热交换要高出1-3℃。当一次空气干球温度达到30℃以上时,直接向热管冷凝段喷淋的间接蒸发冷却方式平均处理空气温降最佳,可达5-6℃以上,换热效率可达60﹪左右。
利用实验测试手段,并结合分析所建立的热管式间接蒸发冷却器的冷却效率模型,说明了热管式间接蒸发冷却器的冷却性能不仅与热管本身结构相关,而且主要与一、二次空气的入口干湿球温度,一、二次空气的风量有关。实验结果表明,一次空气入口干球温度对热管式蒸发冷却器冷却性能影响较大,二次空气入口干球温度的变化对冷却性能也有影响,在二次空气干球温度一定的情况下,二次空气湿球温度对冷却器性能影响较大。
本课题提出的将热管技术与蒸发冷却技术相结合形成的热管式间接蒸发冷却器能很好地解决板翅式间接蒸发冷却器中存在的维修困难等缺点及管式间接蒸发冷却器中存在的换热能力较低、体积大等不足之处,达到了进一步提高间接蒸发冷却器的冷却性能,进而实现了提高间接蒸发冷却器热质交换能力的目的,因此将具有很广阔的应用前景。课题中的理论分析及实验结论对热管技术在暖通空调领域中的应用及间接蒸发冷却技术的进一步推广应用提供了一定的参考,为下一步进行的热管热回收的性能测试提供了数据依据,同时也对间接蒸发冷却器新产品的进一步开发研究起了积极的促进作用。