[发明专利]强化管式间接蒸发冷却器换热管外传热传质的方法

说明书

技术领域

本发明属于热质交换技术领域，具体涉及一种强化管式间接蒸发冷却器换热管外传热传质的方法。

背景技术

管式间接蒸发冷却器中，被处理空气和处理空气被换热元件隔开，即为一次空气和二次空气。通过喷循环水，二次空气侧的元件表面形成一层水膜，水膜的蒸发通过吸收热量来完成，使水膜温度维持在接近二次空气的湿球温度，一次空气通过换热元件、水膜，把热量传送给二次空气，从而达到降温目的，在此过程中，二次空气侧的情况和直接蒸发冷却相同，一次空气温度降低，其含湿量保持不变。

管式间接蒸发冷却器二次空气侧实现的是水与空气直接接触，空气等焓加湿冷却过程。可见，水的蒸发是降温的前提，换热管的亲水性能和管表面的水膜分布情况是强化传热的核心问题。

实际应用中，管式间接蒸发冷却器换热管的管材普遍为金属铝箔，铝箔是非亲水性表面，水在换热管表面不能均匀分布，存在“干斑”，从而使蒸发效率降低，降温效果很差。

为了强化换热管外传热传质，通常在换热管表面包覆一层高吸水性纤维材料，普遍采用的包覆方式为先将吸水性纤维制成套，再将其套在换热管外，最后将换热管安装于机组上。这种方式的缺点在于纤维套的制作工艺要求高，而且运行一段时间纤维套变形腐烂后，不便于更换新的纤维套。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强化管式间接蒸发冷却器换热管外传热传质的方法，通过对管式间接蒸发冷却器换热管表面进行处理，提高了水在换热管上的蒸发效率，使管式间接蒸发冷却器的降温效果增强。

本发明所采用的技术方案是，一种强化管式间接蒸发冷却器换热管外传热传质的方法，该方法按以下步骤进行，

a.制备纳米亲水性分散液

首先用粒径为80～90nm的二氧化钛配制体积浓度为8％～12％的二氧化钛悬浮液，在二氧化钛悬浮液中加入分散剂、适量SiO2和少量交联剂，混合搅拌，并调节混合液的pH值在9～10之间，然后将混合液放入超声波细胞粉碎机中超声分散20～40min，制得纳米TiO₂亲水性分散液，

其中，分散剂的加入的量不超过分散液总质量的1％，SiO₂的加入的量为分散液总质量的10％～40％，交联剂的加入的量不超过分散液总质量的1％；

b.选用高吸水性纤维织物或金属纤维织物作为换热管外包覆材料，并用纳米亲水性分散液采用直接浸涂法对包覆材料进行整理

将上述包覆材料浸入步骤a制得的纳米亲水性分散液中，至少30分钟后取出，然后在50℃～90℃下烘干20min～50min；

c.对换热管进行洗涤和防锈处理；    

d.将经步骤b整理好的包覆材料螺旋地缠绕在步骤c处理后的换热管外；

e.采用浸渍法、喷涂法、刷涂法或磁控溅射法，将步骤a制得的纳米亲水性分散液处理在步骤d包覆材料后的换热管上，使其均匀成膜，即完成整个处理过程。

本发明的特点还在于，

分散剂是六偏磷酸钠、硅酸钠或乙二醇。

交联剂是聚乙二醇双丙烯酸酯或FH-α交联剂。

高吸水性纤维织物为Coolplus纤维织物。

金属纤维织物为100％不锈钢金属纤维条或金属纤维烧结毡。

包覆材料的厚度为0.5～0.7mm。

步骤e中，纳米亲水性分散液的涂覆厚度为10～40nm。

超声波细胞粉碎机的超声功率控制在450～630W内。

本发明的方法通过对管式间接蒸发冷却器换热管表面进行处理，改变了换热管的表面特性，使换热管铝箔材料的亲水性提高，从而使换热管外能够形成均匀的薄的水膜，进而提高了水在换热管上的蒸发效率，用该换热管制作的管式间接蒸发冷却器，热质交换效率高，冷却效果佳且节水。

本发明的有益效果是，

(1)管外包覆材料可以起到很好的保持水分、提高管外蒸发面积、最大限度地降低表面张力的的作用，另外，包覆材料经过了亲水性整理剂的整理，进一步提高了其亲水性，从而使管外水膜蒸发传热增强；

(2)包覆材料以螺旋缠绕的方式包覆在换热管外，这种方式的主要优点在于，由于凹槽的存在，管外二次空气紊流流动增强，因而强化了管外传热传质；

(3)管外涂覆的亲水涂层，使水膜在换热管表面更薄，分布更均匀，单位水量下面积最大，可节水15％～25％；

(4)这种管式间接蒸发冷却器换热管表面纳米亲水网状结构螺旋包覆方式，增强了换热管外水的蒸发效果，从而提高了管式间接蒸发冷却器的换热效率。