蒸发冷却冷水机组.pptx

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蒸发冷却冷水机组,目录,第一部分蒸发冷却冷水机组的结构形式与工作过程,1,根据预冷段表冷器数量的不同，目前表冷器预冷式蒸发冷却冷水机组存在两种形式：

一种是单级表冷器预冷形式；另一种是两级表冷器预冷形式。

单级表冷器预冷式蒸发冷却冷水机组结构示意图和热湿处理过程焓湿图,表冷器与淋水填料等换热系统,风机、水泵等动力系统,电气自控系统,单级表冷器预冷式蒸发冷却冷水机组机组回水经淋水填料换热器处理后，从状态点H被冷却至状态点G后，分为两部分。

一部分被输送至用户室内空调末端（如新风机组或风机盘管等），另一部分则被输送至机组预冷段表冷器中，吸收热量后的室内空调末端回水和机组预冷段表冷器回水混合返回到机组淋水填料顶端进行喷淋。

外界环境空气经过表冷器后从状态点O等湿预冷至状态点C，预冷后的空气从底部进入淋水填料换热器内与机组回水接触发生近似直接蒸发冷却的热湿交换，从状态点C增焓加湿至状态点E，最后被排风风机由机组顶部排入大气环境中。

两级表冷器预冷式蒸发冷却冷水机组结构示意图和热湿处理过程焓湿图,两级表冷器预冷式蒸发冷却冷水机组机组回水经淋水填料换热器处理后，从状态点H被冷却至状态点G后，分为两部分。

一部分被输送至用户室内空调末端；另一部分则被输送至机组预冷段低温表冷器中，而室内空调末端的回水需要先经过机组预冷段高温表冷器进一步吸收热量后再返回到机组淋水填料顶端进行喷淋。

卧管间接预冷式蒸发冷却冷水机组主要由卧管间接蒸发冷却器与淋水填料等换热系统、风机与水泵等动力系统以及电气自控系统组成。

此时，机组供水全部被输送至用户室内空调末端而不再需将部分供水输送至机组预冷段中，吸收热量后的室内空调末端回水直接返回到淋水填料顶端进行喷淋。

外界环境空气一部分经过卧管间接蒸发冷却器的一次换热通道从状态点O等湿预冷至状态点C；另一部分则经过卧管间接蒸发冷却器的二次换热通道从状态点O增焓加湿至状态点P，最后排放到大气环境中。

卧管间接预冷式蒸发冷却冷水机组结构示意图和热湿处理过程焓湿图,立管间接预冷式蒸发冷却冷水机组主要由立管间接蒸发冷却器与淋水填料等换热系统、风机与水泵等动力系统以及电气自控系统组成。

立管间接预冷式蒸发冷却冷水机组结构示意图和热湿处理过程焓湿图,露点间接预冷式蒸发冷却冷水机组主要由露点间接蒸发冷却器与淋水填料等换热系统、风机与水泵等动力系统以及电气自控系统组成。

露点间接预冷式蒸发冷却冷水机组结构示意图和热湿处理过程焓湿图,外界环境空气一部分经过露点间接蒸发冷却器上部无沿程小孔的干通道从状态点O不断地被等湿预冷至状态点C；另一部分则进入露点间接蒸发冷却器下部有沿程小孔的湿通道，该部分环境空气沿程温度不断降低并通过沿程小孔通道全部进入露点间接蒸发冷却器的湿通道中进行蒸发冷却换热过程，最后排放到大气环境中。

表冷器-卧（立）管间接预冷式蒸发冷却冷水机组主要由表冷器、卧（立）管间接蒸发冷却器与淋水填料等换热系统，风机与水泵等动力系统以及电气自控系统组成。

表冷器卧（立）管间接预冷式蒸发冷却冷水机组结构示意图和热湿处理过程焓湿图,表冷器-立（卧）管间接-填料直接蒸发预冷式蒸发冷却冷水机组，其主要由表冷器、立管间接蒸发冷却器、直接蒸发冷却填料与淋水填料等换热系统，风机与水泵等动力系统以及电气自控系统组成。

表冷器-立（卧）管间接-填料直接蒸发预冷式蒸发冷却冷水机组结构示意图和热湿处理过程焓湿图,立（卧）管间接蒸发冷却器处理后的空气再经过直接蒸发冷却填料换热器从状态点N等焓加湿冷却至状态点C。

预冷后的空气从底部进入淋水填料换热器内与机组回水接触发生近似直接蒸发冷却的热湿交换的过程，从状态点C增焓加湿至状态点E，最后被排风风机由机组顶部被排入大气环境中。

表冷器-露点间接预冷式蒸发冷却冷水机组，其主要由表冷器、露点间接蒸发冷却器与淋水填料等换热系统，风机与水泵等动力系统以及电气自控系统组成。

表冷器-露点间接预冷式蒸发冷却冷水机组结构示意图和热湿处理过程焓湿图,第二部分蒸发冷却冷水机组的性能评价,2,其中，蒸发冷却冷水机组预冷段的亚湿球效率，%；twb,o环境空气湿球温度，；tdp,o环境空气露点温度，；twb,c环境空气预冷后的湿球温度，。

亚湿球效率：

预冷式蒸发冷却冷水机组所能够制取的冷水温度与进入淋水填料的预冷空气湿球温度密切相关。

因此，对于机组预冷段，主要考虑的是对环境空气湿球温度降低的影响程度，可通过“亚湿球效率”表示。

其值越大，蒸发冷却冷水机组越容易制取出低于环境空气湿球温度的冷水。

通常，亚湿球效率数值一般在30%-50%之间。

淋水填料水侧冷却效率,其中，w淋水填料水侧冷却效率，%。

t机组回水温度，。

tG机组供水温度，。

twb,c环境空气预冷后的湿球温度，。

预冷后的环境空气与携带热量的机组回水在淋水填料内直接接触进行蒸发冷却热湿交换，机组回水被冷却降温可达到的极限温度是环境空气预冷后的湿球温度。

因此，经过淋水填料段处理后，机组回水温度的降低程度可用“淋水填料水侧冷却效率”描述。

该效率的数值一般在60%-80%。

w=ttttwb，,淋水填料风侧冷却效率,其中，a淋水填料风侧冷却效率，%。

tG机组供水温度，。

tdp,o环境空气预冷前的露点温度，。

对于特定的淋水填料以及确定的机组回水温度条件，环境空气预冷后的状态参数对淋水填料的供水温度与其所能制取冷水的极限温度之间的接近程度具有重要影响，因此，用“淋水填料风侧冷却效率”表示。

通常，淋水填料风侧冷却效率的数值一般在60%-80%。

a=twb，tdp，ottdp，o,蒸发冷却冷水机组预测供水温度,其中，t,pre蒸发冷却冷水机组预测供水温度。

t,pre=1atwb，otdp，o+,根据环境空气的状态参数，利用机组预冷段的亚湿球效率和淋水填料风侧冷却效率，可以对蒸发冷却冷水机组的供水温度做出预测。

通过将蒸发冷却冷水机组供水温度预测表达式与环境空气湿球温度进行作差分析：

1.（亚湿球效率）+a（淋水填料风侧冷却效率）1时，机组所制取的冷水温度能低于环境空气的湿球温度。

2.+a1时，机组所制取的冷水温度要高于环境空气的湿球温度。

+a1时，预冷段亚湿球效率的改变对机组供水温度的变化影响很大。

+a1时，淋水填料风侧冷却效率a的改变对机组供水温度的变化影响较大。

环境空气经过蒸发冷却冷水机组预冷段处理后能够使其湿球温度降低，达到的极限温度为环境空气的露点温度，而携带热量的机组回水在经过淋水填料直接蒸发冷却段的热湿处理后，其温度能够降低达到的极限温度为环境空气预冷后的湿球温度。

所以预冷式蒸发冷却冷水机组能够使机组回水温度降低，达到的极限温度为环境空气的露点温度，其制取冷水的整体效率，可通过“机组冷水效率”表示。

通常，预冷式蒸发冷却冷水机组冷水效率的数值一般在30%-50%。

=ttttdp，o,机组冷水效率,其中，蒸发冷却冷水机组冷水效率。

=,蒸发冷却冷水机组对能源的利用效率,其中，Q预冷式蒸发冷却冷水机组的制冷量（kW）P预冷式蒸发冷却冷水机组的制冷量的总输入功率（kW）,包括淋水填料上的排风机功率、预冷段上的排风机功率和预冷段内的循环水泵功率。

=cGt,蒸发冷却冷水机组的制冷量,其中，c水的比热容G机组供水流量（m/h）。

t机组供回水温差（）,预冷式蒸发冷却冷水机组EER值一般不小于10。

第三部分蒸发冷却冷水机组的性能测试,3,2017年6月份在新疆乌鲁木齐对外冷式盘管+内冷式立管间接蒸发预冷直接蒸发冷却冷水机组进行了试验测试,空气预冷型直接蒸发冷却冷水机组测试布置情况（红色点空气测点，蓝色点水流测定）,为了能够对不同空气预冷形式的直接蒸发冷却冷水机组的冷却性能进行分析，机组制取的冷水进入负荷末端吸收热量温度升高后可通过两种不同的路径输送到淋水填料的顶部进行喷淋：

一种路径是将吸热升温后的机组回水直接输送至淋水填料的顶部喷淋；另一种路径则是使机组回水首先经过机组盘管后再输送至淋水填料的顶部喷淋，,机组回水直接输送至淋水填料顶部,机组回水经盘管后再输送至淋水填料顶部,淋水填料直接蒸发冷却段内环境空气与机组回水的质量流量比值保持在1.4左右。

机组的供水温度在5种不同的空气预冷形式下均达到了环境空气的亚湿球温度，且随着环境空气预冷湿球温度的升高而升高，降低而降低。

在立管间接蒸发冷却预冷和盘管-立管间接蒸发冷却预冷的形式下，蒸发冷却冷水机组达到了较低供水温度分别为13.2和13.7。

不同空气预冷形式下环境空气状态参数及机组供回水温度的变化情况,不同空气预冷形式下机组供水温度,随亚湿球效率和淋水填料风侧冷却效率之和的变化情况,随亚湿球效率变化情况,随淋水填料风侧冷却效率的变化情况,在不同的空气预冷形式下，亚湿球效率和淋水填料风侧冷却效率之和均大于1，机组供水温度均达到了环境空气的亚湿球温度，且环境空气湿球温度和机组供水温度的差值随亚湿球效率和淋水填料风侧冷却效率之和成正比。

机组的供水温度随亚湿球效率成反比，与淋水填料风侧冷却效率成正比。

这主要是由于当亚湿球效率和淋水填料风侧冷却效率之和均大于1时，亚湿球效率的改变会对机组供水温度的变化有较大影响。

湿膜喷淋的循环水与立管喷淋的循环水进行了混合共用，使得湿膜喷淋的循环水具有较高的温度,蒸发冷却冷水机组冷水效率在不同空气预冷形式下的变化情况,蒸发冷却冷水机组在盘管，盘管-立管和盘管-立管-湿膜的预冷形式下具有较高的机组回水温度，在淋水填料直接蒸发冷却段进口空气条件一定的情况下，环境空气与机组回水之间的潜热换热能力在一定程度上随机组回水温度的升高而增大。

在不考虑环境空气预冷段湿膜开启的情况下，间接直接蒸发冷却冷水机组淋水填料风侧和水侧冷却效率随环境空气预冷湿球温度与露点温度差和机组回水温度与露点温度差变化的情况。

淋水填料风侧冷却效率主要描述的是机组供水温度与环境空气预冷湿球温度的接近程度，而淋水填料水侧效率只要描述的是机组回水的降低程度。

第四部分蒸发冷却冷水机组的设计计算,4,淋水填料段设计过程,水的总散热量=水的热量减少量，水的热量减少量=Qcdt（Q为总水流量，c为水的比热，dt为温度改变值）。

经由麦克尔焓差计算方程，计算得出总散热量的平衡关系式为：

c=xv（hh）dV,xv含湿量差引起的容积散质系数，kg/（mh）；hh水面饱和空气层的焓值与机组预冷段处理后空气的焓值之差，kJ/kg；dV进行换热的一段微小容积，m；c水的比热，kJ/（kgK）。

考虑在热交换过程中由于水蒸发而带走热量的传热系数1/K，对上述公式进行修正：

K水蒸发的传热系数，W/（）；t1返回机组的回水温度，；t2机组制取的出水温度，；,在蒸发冷却冷水机组淋水填料中蒸发散热H所占比例很大，而传导散热H很小，因此=H/H0，则：

t2机组制取高温冷水的出水温度，；直接蒸发冷却模块单元中喷淋水的平均汽化热值，kJ/kg。

K值与出水温度t2的关系,在一般冷却条件下，值在0.91.0之间，实际计算时采用出水温度t2的值，按t2可查得K值，K=0.97W/（）。

交换数利用辛普森近似积分法求解得出：

式中：

h0、h1hn水温分别为t2、t2+dtt2+（n-1）dt、t2+ndt时相对应的焓值；c水的比定压热容kJ/（kgk）.,当计算精度要求不高时，t15时，可用以下简化计算：

式中：

hh2冷水机组回水温度的饱和空气焓值与排出机组外的空气焓值之差，kJ/kg；hmhm冷水机组供回水平均温度下的饱和空气焓值与进出淋水填料的平均空气焓值之差，kJ/kg；h2h1冷水机组供水温度下的饱和空气焓值与进入淋水填料的空气焓值之差，kJ/kg。

预冷空气干球温度为23.1，湿球温度为14.8，容积散质系数xv=10000kg/（mh），空气质量流量与水流量比=2，传热系数K=0.97W/（），供回水温度16、26条件下时，交换数N的计算结果为5.53。

机组淋水填料体积V与交换数N的关系为：

经计算得出淋水填料V=22.2m,分为上下两部分进行布置：

上部分淋水填料设置为方体，尺寸为：

250025002800mm，体积17.5m；下部分淋水填料设置为“V”型，体积4.7m。

最后得出的表冷器-立管间接预冷式蒸发冷却冷水机组如图所示。

=N=10000kg/m3h,=,表冷器-立管间接预冷式蒸发冷却冷水机组,第五部分蒸发冷却与机械制冷联合制取冷水的形式,5,蒸发冷却冷水机组的应用会受到气候环境的限制，而单独采用压缩式制冷冷水机组或电制冷冷水机组会大幅度增加能耗，增加运行成本。

为了扩大蒸发冷却冷水机组的应用区域和领域，并保证冷水机组的性能稳定性，需要将蒸发冷却冷水机组和水冷式冷水机组相结合。

蒸发冷却与机械制冷相结合的冷水机组结构示意图,蒸发冷却冷水机组制取出的冷水用于给压缩式制冷冷水机组或电制冷冷水机组的冷凝器散热，从而提高水冷式冷水机组的效率，如右图所示，阀门a、b和c打开，阀门d和e关闭，蒸发冷却式冷水机组制取的高温冷水分两路分配，一路被输送至表冷器进行换热，另一路则被输送至水冷式冷水机组的冷凝器进行换热，吸收热量后的表冷器回水以及冷凝器回水分别被输送至淋水填料顶端进行喷淋。

压缩式制冷冷水机组或电制冷冷水机组的冷水全部被输送至空调末端进行换热，吸收热量后返回至压缩式制冷冷水机组或电制冷冷水机组的蒸发器。

运行模式一：

环境湿球温度较高时,运行模式一,完全采用蒸发冷却冷水机组制取冷水，而消除压缩式制冷冷水机组或电制冷冷水机组的运行时间，如右图所示，阀门d和e打开，阀门a、b和c关闭，蒸发冷却冷水机组制取的高温冷水分两路分配，一路被输送至表冷器进行换热，另一路则被输送至空调末端进行换热，吸收热量后的表冷器回水以及空调末端回水分别被输送至淋水填料顶端进行喷淋。

运行模式二：

环境湿球温度较低时,运行模式二,感谢聆听！