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喷雾式间接蒸发冷却技术在长江流域的适用性研究

高刚  
【摘要】: 随着人们对居住环境要求的提高以及节能与环境保护意识的增强,建筑、能源与环境三者之间的矛盾也愈来愈激烈。目前,我国建筑已成为国民经济中能源消费增长最快的部门,建筑能耗占全国总能耗的比例将快速上升到社会总能耗的1/3左右,其中主要是采暖空调能耗。 蒸发冷却,是人类很早就发现的一种降温方法。现今,节能与环保问题日益突出。反映在空调领域,如何应用低能耗,无污染的制冷技术成为一个非常重要的课题。利用蒸发冷却方式从自然环境中获取冷量就是一种环境友好的制冷方式。间接蒸发冷却是蒸发冷却技术的一种。利用间接蒸发冷却方式来冷却室外空气,可以实现空气的等湿降温处理过程。本文作了以下方面的研究: ①首先系统地总结分析了蒸发冷却空调的应用与技术现状,对板式间接蒸发冷却器的结构和换热特点进行了分析。 ②通过引入合理的假设,建立了一、二次空气通道内热质交换的数学物理模型: ③然后对长江流域地区气候特点进行总结,并对这一区域的八大城市夏季热湿负荷特性进行了分析。分析了长江流域各大典型城市月平均干球温度、含湿量、相对湿度的全年变化趋势。并提出了,用于长江流域地区夏季新风冷负荷的计算和评价方法,其不仅能反映新风冷负荷的总量特征,而且反映了新风冷负荷中显热冷负荷和潜热冷负荷的相对大小,表征了新风冷负荷的热湿特性,为制定新风热湿处理方案提供了理论依据。 ④以平均温差法和效能-传热单元数法为基本理论依据,对板翅式间接蒸发冷却器进行了热工分析,并得到了换热效率与各影响因素之间的关系 ⑤通过实验分析,列出了湿工况下实际换热效果和理论换热效果的计算分析过程;并与相同实验条件下干工况的换热系数以及换热效率的进行了比较,发现湿工况的换热系数平均比干工况高出45%,而换热效率比干工况高出26%左右。而且还根据实验数据,分别拟合了干工况和湿工况下总换热系数的表达方程式。 ⑥给出了喷雾式间接蒸发冷却器用于长江流域实际工程的具体设计步骤和方法,计算得出一级蒸发结合机械制冷复合系统相对传统空调系统的节能率在7.7%左右,而采用二级蒸发的节能率更在13.4%,节能效果显著。 ⑦作者还将喷雾式间接蒸发冷却结合溶液除湿。采用冷凝热回收、太阳能集热、工业余热等提供溶液再生所需的热量。分析表明,通过以上方法基本可以满足溶液再生所需全部的热量。然后还画出了该复合系统具体的系统图以及相关的设计步骤。通过对该复合系统的性能评价,发现,其相对于传统空调系统节能率在49.6%左右。证明了喷雾式间接蒸发冷却联合其他系统用于长江流域亦是可行的。并有良好的节能效果。


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