[发明专利]水膜重构板式蒸发冷却器

说明书

本发明提供一种水膜重构板式蒸发冷却器，包括布水系统、水膜重构系统、换热系统、水膜重构系统支架、换热系统支架和安全附件构成，所述布水系统包括吸水口、水泵、第一布水器、第二布水器、第三布水器和储水槽，所述水膜重构系统包括初水膜形成装置，第一水膜重构装置、第二水膜重构装置，所述换热盘管由多组并联的单元盘管构成，在单元盘管高度方向上依次垂直布置初水膜形成装置，第一水膜重构装置、第二水膜重构装置，喷淋水由第一布水器喷出，经初水膜形成装置，第一水膜重构装置和第二水膜重构装置，在水膜重构板式蒸发冷却器表面形成均匀、完整水膜，实现高效换热。

技术领域

本发明提供一种水膜重构板式蒸发冷却器，属换热器领域，旨在解决高速气流下，蒸发冷却器表面水膜均匀性、完整性差导致换热效率低的问题。

背景技术

现有蒸发冷却器多采用在换热盘管顶部布水，由于表面张力和粘滞力的作用，蒸发冷却器表面水膜的均匀性、完整性都不够理想，局部甚至为干涸面，而且水膜表面饱和空气压力与主流空气中水蒸气分压力差是蒸发冷却器传热传质过程推动力，传统的布水方式在蒸发冷却器表面形成水膜时，大部分水滴与空气直接作用，使得空气湿度显著增加，即空气中水蒸气分压力增大，水膜与空气的传热传质推动力降低，空气排热能力未能充分利用，故蒸发冷却器传热效率低。

针对现有蒸发冷却器表面水膜均匀性、完整性较差的问题，申请人所在课题组提出利用“蒸发补水器(ZL2009103003918)”在换热器侧面布水，显著改善了水膜的均匀性和完整性，提高传质推动力。但由于该蒸发补水器利用水滴由喷嘴高速喷出的反作用力推动装置自动旋转，压缩空气的压力、空气量非常大，且空气压力远远大于喷雾所需压力，导致空气压缩机功率急剧增加，能源浪费严重。更严重的是，该布水装置的旋转体套装在进水通道上，旋转体与进水通道外壁构成空腔，通过轴承支撑旋转体，因此，该装置的运动部件与静止部件的摩擦力、密封性与装置推动力构成一系列互相制约的问题：1)如果要求密封性好，则装置摩擦力急剧增大，推动装置旋转所需动力也急剧增大，空压机功率剧增；2)如果要求密封性差，则泄漏严重，浪费大量压缩空气，也导致压缩机所需电机功率增大；3)水或压缩空气中的微小杂质或装置旋转运动中产生的细金属屑都能轻易卡在运动件与静止件之间的缝隙中，使装置频繁停止旋转，导致换热器无法排热，影响机组安全；4)布水器泄漏会使轴承的润滑油溅至换热器表面，严重削弱水膜的均匀性和完整性；5)压缩空气与水的过早接触，使得空气由水箱侧泄漏，且将水压回水箱而不得不把水泵压力提高到和压缩空气压力相近，远远大于雾化所需经济压力。

针对上述问题，申请人提出采用电动机提供旋转动力，解决运行能耗大和运行不稳定等上述问题，并基于该方案开发了“旋转布水器(ZL2011103411312)”、“两侧旋转布水器空气雾化输配装置(ZL2013201382945)”、“两侧旋转布水器压力雾化输配装置(ZL2013201382945)”和“两侧旋转布水间接蒸发冷却器(ZL2013201383026)”等系列设备技术。该系列技术解决了“蒸发补水器(ZL2009103003918)”存在的所有问题，现现有蒸发冷却器相比，性能提高了约80％，但空气排热能力利用率存在一个低于研究预期的极限值，在该极限值之后，无论如何强化水膜性能，换热效率都不再提高，某些情况下甚至还降低(国家自然科学基金项目：51406015)，其原因在于：1、两侧布水在显著改善水膜性能、强化水膜与壁面换热的同时，喷淋水液滴仍然在一定程度上削弱空气的潜热交换能力，部分雾化的液滴与空气直接进行热质交换，未参与排除蒸发冷却器内部高温介质的热量，空气的排热能力未能得到最大限度的利用；2、水膜与壁面的换热系数太小，需要进一步强化水膜与壁面的换热。