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高效节能的蒸发冷却技术及其应用的建模与实验研究

蒋毅  
【摘要】: 随着制冷空调技术的发展与广泛应用,传统的制冷方法导致了目前令人们关注的两大问题:即能源问题和环境问题。蒸发冷却因其节能环保的优势而越来越受到重视,本文以高效节能的蒸发冷却技术及其应用为主要研究对象,建立和完善了直接蒸发冷却(DEC)和间接蒸发冷却(IEC)热力分析与计算模型,并探讨了蒸发冷却与现有制冷空调技术相结合的两种新型空调系统的经济性及其应用前景。 本文建立了DEC的热力计算模型,并在借鉴冷却塔的传热传质计算理论的基础上,得出了传热传质系数基本形式。通过对DEC的实验研究,探讨了DEC性能的影响因素,得到了无机填料和纸质填料的换热系数和空气阻力的经验公式,进一步完善了DEC的计算理论,并对两种填料进行了详细地比较。 本文在对间接蒸发冷却(IEC)计算与分析模型深入调查的基础上,建立了IEC理论分析模型,对IEC传热传质机理及其性能影响因素进行了广泛深入地探讨。另外,考虑到工程计算的需要,还建立了一种IEC简化计算模型,该模型物理意义清晰,计算过程简单,计算结果与理论分析模型接近,偏差在3%以内,适合工程应用。 本文将蒸发冷却与现有技术相结合,建立了两种新型空调系统,即蒸发冷却与风冷冷水机组相结合的复合式系统和两级蒸发冷却与溶液除湿相结合的空调系统。阐述了直接蒸发冷却(DEC)与风冷冷水机组相结合的新型复合式系统的原理,通过对全国15个典型城市的计算分析表明,该系统可以有效地增加系统的制冷量和减小输入功率,从而提高系统的COP,在我国具有广泛的应用前景。在直接蒸发冷却(DEC)和间接蒸发冷却(IEC)优化组合的基础上构建了溶液除湿蒸发冷却系统(LDCS),探讨了系统特性及其运行调节方法,并以南京的天气为例进行了详细的实例计算,研究表明,该系统具有良好的发展潜力与广泛的应用价值。


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