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(duì)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(diǎn)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(shì),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(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻器。分別從露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻傳熱傳質(zhì)數(shù)學(xué)模型的建立、材料親水性實(shí)驗(yàn)、冷卻器性能實(shí)驗(yàn)、冷卻器仿真模擬等方面對(duì)該露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻器進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。(1)從熱力學(xué)傳熱傳質(zhì)的角度,分別建立了叉流式與逆流式露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷器傳熱傳質(zhì)的數(shù)學(xué)模型。(2)材料親水性研究方面,針對(duì)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(kuò)散潤濕能力、吸濕和放濕能力等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。同時(shí)使用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡生成材料的表面微觀結(jié)構(gòu)圖像。實(shí)驗(yàn)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(yàn)中,其吸濕放濕能力是測(cè)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(duì)于提高露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)效率會(huì)帶來了較大的潛力。(3)針對(duì)新研發(fā)的逆流式露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻器,通過在焓差實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬標(biāo)準(zhǔn)干燥、標(biāo)準(zhǔn)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(duì)該露點(diǎn)冷卻器的性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,在標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)冷卻器濕球效率達(dá)到105.6%,露點(diǎn)效率達(dá)到76%,制冷量最高為2.83kW,干球溫度溫降幅度可達(dá)15.2℃。該逆流式露點(diǎn)冷卻器的冷卻性能對(duì)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(duì)復(fù)合式、交叉式、逆流式三種不同的露點(diǎn)冷卻器的技術(shù)原理、結(jié)構(gòu)形式、傳熱傳質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析。同時(shí)針對(duì)這三種不同的露點(diǎn)冷卻器在實(shí)驗(yàn)室模擬工況或者實(shí)際應(yīng)用的條件下對(duì)其濕球效率、露點(diǎn)效率、溫降幅度、制冷量等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)構(gòu)參數(shù)方面,提出露點(diǎn)換熱芯體―流量/體積比‖的概念,計(jì)算復(fù)合式、交叉式、逆流式這三種露點(diǎn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,冷卻效率方面,這三種露點(diǎn)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(diǎn)冷卻器濕球效率達(dá)到110%,露點(diǎn)效率達(dá)到75%左右。對(duì)于交叉式露點(diǎn)冷卻器,在標(biāo)準(zhǔn)干燥工況條件(干球溫度38℃,濕球溫度23℃)下,濕球效率達(dá)到100%左右,露點(diǎn)效率達(dá)到70%左右。而逆流式露點(diǎn)冷卻器在同樣標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)效率76%左右。在干燥環(huán)境條件下,這三種露點(diǎn)冷卻器的露點(diǎn)效率均可達(dá)到70%以上。在溫降幅度方面,交叉式露點(diǎn)冷卻器進(jìn)出風(fēng)濕球溫降溫降在3℃?5.5℃之間,標(biāo)準(zhǔn)干燥條件下,進(jìn)出風(fēng)平均干球溫降在15℃左右。逆流式露點(diǎn)冷卻器進(jìn)出風(fēng)濕球溫降在4℃?5.5℃之間,同樣在標(biāo)準(zhǔn)干燥工況條件下,進(jìn)出風(fēng)平均干球溫降在15.2℃左右。均大大高于復(fù)合式露點(diǎn)冷卻器。(5)使用三維建模軟件SolidWorks2014,對(duì)逆流式露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻換熱芯體進(jìn)行三維建模。應(yīng)用SolidWorks軟件中Flow-Simulation工具對(duì)該露點(diǎn)冷卻器內(nèi)部流體的熱交換進(jìn)行仿真模擬。
【學(xué)位單位】：西安工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU831
【部分圖文】：

圖 1-1 Coolerado 空調(diào)器實(shí)物圖與結(jié)構(gòu)圖表 1-4 Coolerado 空調(diào)器各項(xiàng)參數(shù)型號(hào) M30 M50 C60風(fēng)量 1530m3/h 2460m3/h 2700m3/h功率 450W 710W 710W換熱芯體 3 個(gè) 5 個(gè) 3 個(gè)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(jī)組，該機(jī)組為露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合一體化空調(diào)機(jī)組。其中露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻換熱芯體為機(jī)組的核心功能段。額定風(fēng)量 2700m3/h，EER（能效比）為 21 至 51 高于標(biāo)準(zhǔn)條件，COP（制冷系數(shù)）為 6 15。H80 空調(diào)機(jī)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(jī)組擁有全新風(fēng)和混合風(fēng)兩種運(yùn)行模式。根據(jù)美國加州大學(xué)戴維斯分校（University of California, Davis）等單位的測(cè)試結(jié)果[41]顯示，在機(jī)組運(yùn)行的整個(gè) 9 月份，

（b）運(yùn)行模式圖圖 1-2 Coolerado H80 空調(diào)機(jī)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)效率可分別能達(dá)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(xiàng)參數(shù)型號(hào) TAC-150 TAV-2000送風(fēng)風(fēng)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(jī)組，如圖 1-4 所示接蒸發(fā)冷卻段，對(duì)進(jìn)口空氣進(jìn)行預(yù)先冷卻。第二級(jí)為直接蒸入式風(fēng)機(jī)首先進(jìn)入逆流式露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻段，其中 30%的的穿孔進(jìn)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(xiàn)】

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3 宋姣姣;黃翔;范坤;黃華鈴;陳明松;;交叉式露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組應(yīng)用于模擬機(jī)房的試驗(yàn)研究[J];流體機(jī)械;2014年04期

4 夏青;黃翔;周海東;白延斌;孫鐵柱;;實(shí)現(xiàn)亞濕球溫度的蒸發(fā)冷卻空氣處理流程綜述[J];制冷與空調(diào);2013年05期

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4 宋姣姣;交叉式露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組在通信機(jī)房/基站中的應(yīng)用研究[D];西安工程大學(xué);2015年

5 周海東;通信機(jī)房（基站）用蒸發(fā)冷卻空調(diào)的應(yīng)用研究[D];西安工程大學(xué);2013年

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7 楊勇;基于SolidWorks的CFD前后處理軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];重慶大學(xué);2008年

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