蒸發(fā)冷卻空調因其高效的節(jié)能效果在炎熱干燥地區(qū)的應用越來越受到人們的關注。然而現(xiàn)階段蒸發(fā)冷卻空調產(chǎn)品普遍面臨著以下的技術障礙:1.較低的冷卻效率;2.較低的溫降幅度;3.較大的設備體積;4.對周圍環(huán)境較高的依賴度。這些技術障礙大大制約了蒸發(fā)冷卻空調的推廣與應用。露點間接蒸發(fā)冷卻技術因其較高的冷卻效率、緊湊的芯體結構、較大的溫降幅度等優(yōu)勢,已經(jīng)成為國內外蒸發(fā)冷卻空調技術研究的主要方向。本文從新型親水性材料和新型冷卻器結構出發(fā),提出一種聚合物-多孔陶瓷復合膜露點間接蒸發(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構圖像。實驗結果表明,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�？梢灶A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)針對復合式、交叉式、逆流式三種不同的露點冷卻器的技術原理、結構形式、傳熱傳質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。結構參數(shù)方面,提出露點換熱芯體―流量/體積比‖的概念,計算復合式、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。應用SolidWorks軟件中Flow-Simulation工具對該露點冷卻器內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 空調器實物圖與結構圖表 1-4 Coolerado 空調器各項參數(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 空調機組，該機組為露點間接蒸發(fā)冷卻與機械制冷復合一體化空調機組。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 空調機組主要應用于商業(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)式空調器表 1-5 ISAW 蒸發(fā)式空調器各項參數(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)冷卻空調機組，如圖 1-4 所示接蒸發(fā)冷卻段，對進口空氣進行預先冷卻。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，與水膜熱濕交換以后排入室外，
【參考文獻】

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2 徐西亮;基于SolidWorks的管殼式換熱器輔助設計軟件研究[D];山東大學;2016年

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7 楊勇;基于SolidWorks的CFD前后處理軟件的設計與實現(xiàn)[D];重慶大學;2008年

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本文編號：2855638