蒸發(fā)冷卻空調(diào)因其高效的節(jié)能效果在炎熱干燥地區(qū)的應(yīng)用越來越受到人們的關(guān)注。然而現(xiàn)階段蒸發(fā)冷卻空調(diào)產(chǎn)品普遍面臨著以下的技術(shù)障礙:1.較低的冷卻效率;2.較低的溫降幅度;3.較大的設(shè)備體積;4.對周圍環(huán)境較高的依賴度。這些技術(shù)障礙大大制約了蒸發(fā)冷卻空調(diào)的推廣與應(yīng)用。露點間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)因其較高的冷卻效率、緊湊的芯體結(jié)構(gòu)、較大的溫降幅度等優(yōu)勢,已經(jīng)成為國內(nèi)外蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)研究的主要方向。本文從新型親水性材料和新型冷卻器結(jié)構(gòu)出發(fā),提出一種聚合物-多孔陶瓷復(fù)合膜露點間接蒸發(fā)冷卻器。分別從露點間接蒸發(fā)冷卻傳熱傳質(zhì)數(shù)學模型的建立、材料親水性實驗、冷卻器性能實驗、冷卻器仿真模擬等方面對該露點間接蒸發(fā)冷卻器進行了系統(tǒng)的研究。(1)從熱力學傳熱傳質(zhì)的角度,分別建立了叉流式與逆流式露點間接蒸發(fā)冷器傳熱傳質(zhì)的數(shù)學模型。(2)材料親水性研究方面,針對紡織布料、無紡布材料、聚合物纖維材料、牛皮紙材料等的芯吸能力、擴散潤濕能力、吸濕和放濕能力等進行了實驗研究。同時使用場發(fā)射掃描電鏡生成材料的表面微觀結(jié)構(gòu)圖像。實驗結(jié)果表明,聚合物材料的親水性極為優(yōu)越。在吸濕放濕試驗中,其吸濕放濕能力是測試4種材料中性能是最好的。吸濕過程中最高可以增加自身重量6.05%的水分,放濕過程中最高可以減少材料自身重量的6.21%的水分。通過掃描電鏡觀察,也可以清晰地看到,聚合物材料中的空隙是最多的。可以預(yù)見的是由于這些織物材料性能的優(yōu)越性,對于提高露點間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)效率會帶來了較大的潛力。(3)針對新研發(fā)的逆流式露點間接蒸發(fā)冷卻器,通過在焓差實驗室內(nèi)模擬標準干燥、標準高濕、新疆烏魯木齊、甘肅酒泉、陜西西安等5種不同的環(huán)境工況,對該露點冷卻器的性能進行實驗測試分析。實驗數(shù)據(jù)表明,在標準干燥環(huán)境工況(干球溫度38℃,濕球溫度23℃),空氣流量比二次空氣/一次空氣=1.1條件下,該逆流式露點冷卻器濕球效率達到105.6%,露點效率達到76%,制冷量最高為2.83kW,干球溫度溫降幅度可達15.2℃。該逆流式露點冷卻器的冷卻性能對比傳統(tǒng)間接蒸發(fā)冷卻器60%?80%的濕球效率有著大幅度的提升。(4)針對復(fù)合式、交叉式、逆流式三種不同的露點冷卻器的技術(shù)原理、結(jié)構(gòu)形式、傳熱傳質(zhì)特點進行了對比分析。同時針對這三種不同的露點冷卻器在實驗室模擬工況或者實際應(yīng)用的條件下對其濕球效率、露點效率、溫降幅度、制冷量等進行實驗研究。結(jié)構(gòu)參數(shù)方面,提出露點換熱芯體―流量/體積比‖的概念,計算復(fù)合式、交叉式、逆流式這三種露點換熱芯體的―流量/體積比‖分別為2.025、2.143、2.058,基本保持一致。性能實驗結(jié)果表明,冷卻效率方面,這三種露點冷卻器的濕球效率均可以突破100%。干燥氣候條件下,復(fù)合式露點冷卻器濕球效率達到110%,露點效率達到75%左右。對于交叉式露點冷卻器,在標準干燥工況條件(干球溫度38℃,濕球溫度23℃)下,濕球效率達到100%左右,露點效率達到70%左右。而逆流式露點冷卻器在同樣標準干燥工況條件(干球溫度38℃,濕球溫度23℃)下濕球效率105.6%,露點效率76%左右。在干燥環(huán)境條件下,這三種露點冷卻器的露點效率均可達到70%以上。在溫降幅度方面,交叉式露點冷卻器進出風濕球溫降溫降在3℃?5.5℃之間,標準干燥條件下,進出風平均干球溫降在15℃左右。逆流式露點冷卻器進出風濕球溫降在4℃?5.5℃之間,同樣在標準干燥工況條件下,進出風平均干球溫降在15.2℃左右。均大大高于復(fù)合式露點冷卻器。(5)使用三維建模軟件SolidWorks2014,對逆流式露點間接蒸發(fā)冷卻換熱芯體進行三維建模。應(yīng)用SolidWorks軟件中Flow-Simulation工具對該露點冷卻器內(nèi)部流體的熱交換進行仿真模擬。
【學位單位】：西安工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU831
【部分圖文】：

圖 1-1 Coolerado 空調(diào)器實物圖與結(jié)構(gòu)圖表 1-4 Coolerado 空調(diào)器各項參數(shù)型號 M30 M50 C60風量 1530m3/h 2460m3/h 2700m3/h功率 450W 710W 710W換熱芯體 3 個 5 個 3 個濕球效率 93% 120% 94% 120% 94% 120%圖 1-2 為美國 Coolerado 公司出品的 H80 空調(diào)機組，該機組為露點間接蒸發(fā)冷卻與機械制冷復(fù)合一體化空調(diào)機組。其中露點間接蒸發(fā)冷卻換熱芯體為機組的核心功能段。額定風量 2700m3/h，EER（能效比）為 21 至 51 高于標準條件，COP（制冷系數(shù)）為 6 15。H80 空調(diào)機組主要應(yīng)用于商業(yè)建筑、居住建筑等，可以給 280 ㎡面積大小的房間提供制冷量。該空調(diào)機組擁有全新風和混合風兩種運行模式。根據(jù)美國加州大學戴維斯分校（University of California, Davis）等單位的測試結(jié)果[41]顯示，在機組運行的整個 9 月份，

（b）運行模式圖圖 1-2 Coolerado H80 空調(diào)機組(3) ISAW TAC-150 和 TAC-2000 系列是由英國 CET 公司研發(fā)的一系列家用露點蒸發(fā)式空調(diào)器，如圖 1-3 所示。它們的核心部件是一種叉流式露點間接蒸發(fā)冷卻器產(chǎn)商的數(shù)據(jù)表明，該換熱器的濕球效率和露點效率可分別能達到 110% 120%和 585%。

10（a）TAC-150 （b）TAC-2000圖 1-3 ISAW 蒸發(fā)式空調(diào)器表 1-5 ISAW 蒸發(fā)式空調(diào)器各項參數(shù)型號 TAC-150 TAV-2000送風風量 150m3/h 2000m3/h功率 30W 250W制冷量 400W 8700W耗水量 1.05L/h 13L/h 是戴維斯能源組織開發(fā)的蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組，如圖 1-4 所示接蒸發(fā)冷卻段，對進口空氣進行預(yù)先冷卻。第二級為直接蒸入式風機首先進入逆流式露點間接蒸發(fā)冷卻段，其中 30%的的穿孔進入相鄰濕通道內(nèi)，與水膜熱濕交換以后排入室外，
【參考文獻】

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本文編號：2855638