繆小平 張翼 魏睆 邵光明 魏子杰

（解放軍理工大學(xué)國防工程學(xué)院 南京 210007）

防護(hù)工程蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組運(yùn)行特性的實(shí)驗(yàn)研究

繆小平 張翼 魏睆 邵光明 魏子杰

（解放軍理工大學(xué)國防工程學(xué)院 南京 210007）

本文分析了蒸發(fā)式冷凝器在防護(hù)工程中應(yīng)用的可行性，搭建了防護(hù)工程蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組模擬實(shí)驗(yàn)臺，研究風(fēng)量和噴淋水密度對其傳熱傳質(zhì)性能的影響。結(jié)果表明：當(dāng)噴淋密度恒定時(shí)，隨著風(fēng)量的減小，蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組制冷量和排熱量基本不變，單位風(fēng)量排熱量和總功耗增加，ECR降低；在不同風(fēng)量下，制冷量、壓縮機(jī)功耗和ECR隨噴淋密度的變化規(guī)律相同；實(shí)驗(yàn)臺最佳風(fēng)量和最佳噴淋密度分別為2 000 m3／h和0.025 kg／（m·s）。

蒸發(fā)式冷凝器；風(fēng)量；噴淋密度；傳熱；防護(hù)工程

防護(hù)工程是國家軍事力量的重要組成部分［1］，是一類特殊的地下工程，一般構(gòu)筑于深厚的山體之中，內(nèi)部環(huán)境具有封閉性。為維持熱濕環(huán)境穩(wěn)定，防護(hù)工程空調(diào)系統(tǒng)可采用帶蒸發(fā)式冷凝器的冷水機(jī)組作為空調(diào)機(jī)組冷源。蒸發(fā)式冷凝器是利用空氣強(qiáng)制流動使水蒸發(fā)吸熱帶走制冷劑熱量的冷凝器，相當(dāng)于管殼式水冷冷凝器和冷卻塔一體化的設(shè)備［2－3］，具有節(jié)水、節(jié)能、結(jié)構(gòu)緊湊和不污染環(huán)境的特點(diǎn)，是一種高效的換熱設(shè)備［4］。

蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組運(yùn)行性能關(guān)鍵在于蒸發(fā)式冷凝器，國內(nèi)外學(xué)者對蒸發(fā)式冷凝器性能做了大量的研究。R.O.Parker等［5］在1961年對蒸發(fā)式冷凝器進(jìn)行傳熱傳質(zhì)研究，闡述了傳熱傳質(zhì)的機(jī)理，建立傳熱傳質(zhì)的數(shù)學(xué)模型。W.Leidenfrost等［6］基于R.O. Parker的研究，改進(jìn)了數(shù)學(xué)模型，并對蒸發(fā)式冷凝器噴淋水的流量進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。R.Armbruster等［7］討論了水和空氣流量、分布狀態(tài)及盤管布置方式對盤管傳熱和水膜溫度的影響。H.M.Ettouney等［8］研究了將水流與空氣流的流量比和熱負(fù)荷作為蒸發(fā)式冷凝器的特性函數(shù)。J.A.Heyns等［9］通過實(shí)驗(yàn)對蒸發(fā)式冷凝器的水膜傳熱系數(shù)與空氣質(zhì)量流量、噴淋水質(zhì)量流量和噴淋水溫度的函數(shù)進(jìn)行了研究。M. Fiorentino等［10］建立了蒸發(fā)式冷凝器兩相流數(shù)值模型，研究了改變水與空氣之間的質(zhì)量流量比對盤管表面流體狀態(tài)的影響。國內(nèi)朱東生等［11－14］對蒸發(fā)式冷凝器的迎面風(fēng)速和噴淋水量等對傳熱傳質(zhì)的影響進(jìn)行了較多的實(shí)驗(yàn)研究及理論分析。部分學(xué)者通過改變盤管管型及配水方式等得到的新型結(jié)構(gòu)進(jìn)行蒸發(fā)式冷凝器性能研究［3，15］。申江等［16－17］研究了蒸發(fā)式冷凝器實(shí)驗(yàn)臺最佳迎面風(fēng)速和噴淋密度分別為3.28 m／s和0.057 kg／（m·s）。H.W.Liu等［18］研究了蒸發(fā)器入水溫度、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、空氣干球溫度、風(fēng)速和噴淋密度對蒸發(fā)式冷凝器制冷系統(tǒng)的性能影響。

以上研究表明：蒸發(fā)式冷凝器性能影響因素較多，具有一定的規(guī)律性。本文搭建了防護(hù)工程蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組模擬實(shí)驗(yàn)臺，抓住風(fēng)量和噴淋密度兩個(gè)關(guān)鍵因素，研究其對蒸發(fā)式冷凝器性能的影響，得到防護(hù)工程蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組運(yùn)行特性，對防護(hù)工程空調(diào)系統(tǒng)和設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

1 防護(hù)工程蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組應(yīng)用模式

隨著防護(hù)工程內(nèi)部負(fù)荷增加和自身防護(hù)能力要求的提高，傳統(tǒng)空調(diào)設(shè)備和系統(tǒng)的弊端顯露而不再適用。為替代工程外冷卻塔，優(yōu)化集中式空調(diào)系統(tǒng)，提高空調(diào)系統(tǒng)防護(hù)能力，耿世彬等［19］研究了地下工程內(nèi)水環(huán)熱泵＋儲水箱＋空氣源熱泵的空調(diào)系統(tǒng)。茅靳豐等［20］將地源熱泵技術(shù)引入地下工程，研究了豎直地埋管換熱器與地下工程空氣保障系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行的模式。以上兩種空調(diào)系統(tǒng)弱點(diǎn)在于難以長期為大負(fù)荷工程提供冷量。王晉生等［21］研究了放置于地下工程內(nèi)部的冷卻塔，利用工程排風(fēng)帶走熱量。該地下冷卻塔能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行，防護(hù)能力提高。但該系統(tǒng)為開式系統(tǒng)，冷卻水容易受外部空氣污染，還需配置較大的進(jìn)排風(fēng)設(shè)備，容易破壞工程的防護(hù)結(jié)構(gòu)，如進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)量較大，容易超過通風(fēng)系統(tǒng)防護(hù)設(shè)備的閾值。因此，針對地下冷卻塔排風(fēng)量過大帶來的問題和開式系統(tǒng)的缺點(diǎn)，應(yīng)采用更加高效安全的蒸發(fā)冷卻模式。

蒸發(fā)冷卻原理：流體表層空氣和主流空氣之間存在焓差，焓差越大，排風(fēng)帶走熱量的潛力越大。因此，要利用排風(fēng)散熱潛力更大的模式，才能用較小的風(fēng)量排除熱量。相比地下冷卻塔，蒸發(fā)式冷凝器管內(nèi)為溫度較高的制冷劑，使管外流體表層空氣焓較高，因此采用蒸發(fā)式冷凝器排風(fēng)散熱潛力更大。結(jié)合蒸發(fā)式冷凝器在機(jī)房空調(diào)和地鐵空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用模式［22－23］，鑒于防護(hù)工程內(nèi)空調(diào)機(jī)房距離口部較遠(yuǎn)，長距離進(jìn)排風(fēng)很難實(shí)現(xiàn)，不直接將蒸發(fā)式冷凝器應(yīng)用于工程內(nèi)調(diào)溫除濕機(jī)組［24－25］。因此，本課題組研究選擇舍棄地下冷卻塔，在工程口部排風(fēng)房間添加一套帶蒸發(fā)式冷凝器的冷水機(jī)組的方法，原理如圖1所示，圖中虛線右側(cè)為工程空調(diào)機(jī)房內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)，由管殼式冷凝器流出的冷卻水承載工程熱負(fù)荷，并輸送至冷水機(jī)組管殼式蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換，再通過蒸發(fā)式冷凝器排風(fēng)將熱量排至工程外部。冷卻水被冷水機(jī)組冷卻后輸送回空調(diào)系統(tǒng)冷凝器，從而完成熱量的排除以及冷卻水循環(huán)利用，相當(dāng)于一種“接力”的熱量傳輸模式，冷水機(jī)組在此制取溫度較低的冷卻水，而非冷凍水。蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組的進(jìn)風(fēng)排風(fēng)口要進(jìn)行偽裝處理，當(dāng)工程內(nèi)熱負(fù)荷較小的時(shí)候，只采用冷卻水庫即可滿足要求。

圖1 防護(hù)工程蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組原理Fig.1 Principle of evaporative condensing chiller in protective engineering

由能量守恒定律可得，工程總冷負(fù)荷由調(diào)溫除濕空調(diào)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為冷卻水承載的熱量。在蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組中，冷卻水熱量等于冷水機(jī)組的制冷量，且冷水機(jī)組的制冷量加上壓縮功為蒸發(fā)式冷凝器散熱量，計(jì)算公式如下：式中：Qc為冷卻水承載的熱量，kW；Qr為冷水機(jī)組制冷量，kW；Wc為冷水機(jī)組壓縮功，kW；Qe為蒸發(fā)式冷凝器散熱量，kW；cp為水的定壓比熱容，kJ／（kg·℃）；Gm為冷卻水流量，kg／h；tw，i為冷卻水進(jìn)水溫度，℃；tw，o為冷卻水出水溫度，℃；Ga為蒸發(fā)式冷凝器風(fēng)量，m3／h；ia，i為蒸發(fā)式冷凝器進(jìn)風(fēng)焓值，kJ／kg；ia，o為蒸發(fā)式冷凝器出風(fēng)焓值，kJ／kg。

2 蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)裝置

由于進(jìn)入防護(hù)工程實(shí)地實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)，本課題組先搭建了防護(hù)工程蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組模擬實(shí)驗(yàn)臺，研究蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組在變風(fēng)量和變噴淋水量條件下的運(yùn)行性能。實(shí)驗(yàn)裝置采用整套蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組模型，包括室內(nèi)設(shè)備和室外設(shè)備兩部分。實(shí)驗(yàn)臺實(shí)物如圖2所示，左側(cè)水箱體積約為3.89 m3，采用智能電熱鍋爐對水溫控，模擬防護(hù)工程調(diào)溫除濕空調(diào)機(jī)組冷凝器冷卻水。壓縮機(jī)為SM120S4VC渦旋式壓縮機(jī)，制冷劑為R22。室外蒸發(fā)式冷凝器的外形結(jié)構(gòu)尺寸為1 400 mm×800 mm×2 692 mm（長×寬×高），冷凝器盤管為順排的光銅管。風(fēng)機(jī)采用YT143?750?6A電機(jī)，噴淋水泵為CH8?30離心水泵，噴淋噴頭為AT25?30.1型空心錐形噴頭。

圖2 蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組實(shí)驗(yàn)臺Fig.2 Experimental platform of evaporative condensing chiller

實(shí)驗(yàn)原理如圖3所示，實(shí)驗(yàn)臺布置了THE?II總線型溫濕度檢測儀、TP1010型超聲波流量計(jì)、溫度熱電偶傳感器和DNS?D306XM型壓力表等。此外，采用VC3266A數(shù)字式鉗形萬用表測量壓縮機(jī)、冷卻水泵、噴淋水泵和風(fēng)機(jī)功率，在室外蒸發(fā)式冷凝器附近適當(dāng)位置布置了溫濕度傳感器。蒸發(fā)式冷凝器水膜溫度近似由測量集水盤水溫得到。為確定蒸發(fā)式冷凝器排風(fēng)量，利用MODEL6004型手持式熱線風(fēng)速儀在出風(fēng)口處測量風(fēng)速。通過變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)和噴淋水泵的電機(jī)頻率，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)量和噴淋水量的調(diào)節(jié)。

圖3 蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組實(shí)驗(yàn)原理Fig.3 Experimental principle of evaporative condensing chiller

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

本實(shí)驗(yàn)臺沒有采用人工環(huán)境室，在室外環(huán)境進(jìn)行測試。測試開始時(shí)，按照先后順序進(jìn)行補(bǔ)充噴淋水、接通電源、打開鍋爐及冷卻水泵、啟動風(fēng)機(jī)及噴淋水泵、啟動壓縮機(jī)等操作，通過觀察壓縮機(jī)壓力表讀數(shù)保持不變時(shí)，系統(tǒng)即達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，再記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作經(jīng)驗(yàn)，開機(jī)運(yùn)行達(dá)到穩(wěn)定一般需要30 min，調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)達(dá)到重新穩(wěn)定一般需要15 min。測試結(jié)束時(shí)則按相反順序停機(jī)。主要進(jìn)行變風(fēng)量和變噴淋水量兩個(gè)交叉項(xiàng)目，進(jìn)行了恒定噴淋水泵功率條件下變風(fēng)量實(shí)驗(yàn)，特定排風(fēng)機(jī)功率條件下的變噴淋水量實(shí)驗(yàn)，在不同時(shí)間段進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，因此獲得的數(shù)據(jù)也包含了較大的濕空氣參數(shù)變化范圍。實(shí)驗(yàn)過程中，冷卻水流量保持恒定，水溫恒定為twe，i＝（37±1）℃。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄采用了自主研發(fā)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)后篩選出有效數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。

2.3誤差分析及有效數(shù)據(jù)選取

本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來自以下幾個(gè)方面：1）測量誤差。實(shí)驗(yàn)中儀器儀表本身和讀數(shù)過程中可能會出現(xiàn)系統(tǒng)誤差和過失誤差，應(yīng)該設(shè)法避免，同時(shí)減少偶然誤差的發(fā)生。2）實(shí)驗(yàn)條件誤差。實(shí)驗(yàn)假設(shè)測試時(shí)進(jìn)風(fēng)空氣溫濕度基本不變，但蒸發(fā)式冷凝器放置于室外而難以保證，且與地下工程內(nèi)部條件有差距。實(shí)驗(yàn)中直接采用電熱鍋爐使管殼式蒸發(fā)器進(jìn)水保持恒溫工況等，這些模擬實(shí)驗(yàn)條件對蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組觀測值和真值會造成一定的誤差。3）數(shù)據(jù)處理誤差。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過程中，制冷量等并不是一個(gè)實(shí)測值，而是根據(jù)實(shí)測的溫濕度、流量等計(jì)算得到的間接測量值。對此，可以采用誤差傳遞理論來對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和處理結(jié)果進(jìn)行誤差分析，如公式（5）所示，最大絕對誤差為：

選取有效數(shù)據(jù)，能夠減小直接測量偶然誤差發(fā)生的概率，確保所使用數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。根據(jù)公式（1），冷卻水承載的熱量等于冷水機(jī)組的制冷量，則本實(shí)驗(yàn)在數(shù)據(jù)處理時(shí)有效數(shù)據(jù)的選擇標(biāo)準(zhǔn)定為：

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 風(fēng)量對蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組性能的影響規(guī)律

變風(fēng)量實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先設(shè)定噴淋水泵功率恒定，使噴淋水量Gw保持在5.7 m3／h不變，則對應(yīng)的噴淋密度Γ為0.024 kg／（m·s），實(shí)驗(yàn)工況如表1所示。

表1變風(fēng)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.1 Date of variable air volume experiment

測試得到不同風(fēng)量下的機(jī)組性能如圖4和圖5所示。

圖4 壓縮機(jī)功耗、制冷量和排熱量隨風(fēng)量變化曲線Fig.4 The curve of power consumption of the compressor，cooling capacity and heat extraction with air volume

由圖4可知，風(fēng)量從4 796.25 m3／h降低到659.49 m3／h過程中，壓縮機(jī)功耗從5.05 kW到8.76 kW呈上升趨勢，平均值為7.61 kW；制冷量保持在33 kW左右，波動幅度較小，平均值為32.66 kW；排熱量則在40 kW左右小幅度波動，平均值為39.63 kW。由此可知風(fēng)量減小對機(jī)組排熱量影響不大，但壓縮機(jī)功耗增加。

由圖5可知，隨著風(fēng)量的減小，蒸發(fā)溫度略有提升，制冷量主要由蒸發(fā)溫度決定，故能維持在32 kW左右；冷凝溫度隨風(fēng)量的減小幾乎以線性變化規(guī)律升高，冷凝溫度的升高也使盤管外水膜溫度和出風(fēng)溫度升高，確保了排熱量維持在40 kW左右。此外，出風(fēng)溫度與水膜溫度之間存在溫差。隨著風(fēng)量的減小，溫差呈現(xiàn)出越來越小的趨勢，風(fēng)量小于2 000 m3／h時(shí)，出風(fēng)溫度和水膜溫度均大幅升高，水膜溫度與出風(fēng)溫度差則進(jìn)一步縮小。因?yàn)轱L(fēng)量減小，濕空氣與水膜的接觸時(shí)間增加，換熱越充分，所以溫差越小，表明蒸發(fā)式冷凝器空氣側(cè)換熱效率越高。由于水膜溫度是通過測量集水盤水溫得到的近似溫度，因此出風(fēng)溫度與實(shí)際的水膜溫度差比測量值更大。

圖5 蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、水膜溫度和出風(fēng)溫度隨風(fēng)量變化曲線Fig.5 The curve of evaporation temperature，condensation temperature，water film temperature and air outlet temperature with air volume

由于防護(hù)工程管道和防護(hù)設(shè)備對進(jìn)排風(fēng)量有特殊的戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)要求，風(fēng)量必須有一定限度。因此我們利用公式（8）計(jì)算蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組單位風(fēng)量的排熱量qe，a，（kW·h）／m3，得到不同風(fēng)量下單位風(fēng)量排熱量如圖6所示。

由圖6可知，單位風(fēng)量排熱量隨風(fēng)量的減小而遞增，原因在于風(fēng)量的減小使?jié)窨諝馀c水膜的接觸時(shí)間增加，換熱更加充分，而排熱量并沒有減少，因此單位風(fēng)量排熱量會增加。在本實(shí)驗(yàn)最低風(fēng)量659.5 m3／h條件下，qe，a為0.045 5（kW·h）／m3，則對于冷卻需求為200 kW的防護(hù)工程，需要的最低風(fēng)量為4 392.2 m3／h，此風(fēng)量對于防護(hù)工程蒸發(fā)式冷凝器進(jìn)排風(fēng)系統(tǒng)要求合理，因此該機(jī)組適用于防護(hù)工程。

圖6 單位風(fēng)量排熱量隨風(fēng)量的變化Fig.6 The curve of per unit heat extraction changes with air volume

圖7 總功耗和冷水機(jī)組ECR隨風(fēng)量變化曲線Fig.7 The curve of total power consumption and ECR of water chiller with air volume

由于額外增加了一套冷水機(jī)組給空調(diào)系統(tǒng)冷卻水散熱，因此冷水機(jī)組的能耗必須控制在一定的規(guī)模，必須考慮冷水機(jī)組的單位能耗排熱量，即冷水機(jī)組的效費(fèi)比ECR要盡可能高。在此依據(jù)如下公式計(jì)算冷水機(jī)組的ECR：

式中：Wp，c為冷卻水泵功耗，kW；Wp，s為噴淋水泵功耗，kW；Wf為風(fēng)機(jī)功耗，kW。

在變風(fēng)量實(shí)驗(yàn)中，Wc和Wf是變量，Wp，c和Wp，s保持不變，分別為0.28 kW及為0.31 kW。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7所示，隨著風(fēng)量的減小，壓縮功遞增，總功耗增加，且冷水機(jī)組效費(fèi)比ECR降低。

由圖7可知，降低風(fēng)量對制冷量和排熱量的影響不大，單位風(fēng)量排熱量增大，但總功耗增加，單位能耗排熱量減小。因此，噴淋密度一定時(shí)，滿足防護(hù)工程排風(fēng)量要求和排熱要求條件下，為減小能耗規(guī)模，應(yīng)該選擇合適的排風(fēng)量。由此可知，本實(shí)驗(yàn)臺蒸發(fā)式冷凝器最佳風(fēng)量為2 000 m3／h。

3.2 噴淋密度對蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組性能影響規(guī)律

變噴淋密度實(shí)驗(yàn)中選擇四個(gè)特定的風(fēng)量級別，然后進(jìn)行變噴淋密度實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)工況如表2所示。

數(shù)據(jù)分析如圖8～圖10所示。圖8表明，隨著噴淋密度從 0.014kg／（m·s）增加至 0.025 kg／（m·s），系統(tǒng)制冷量明顯增加，至0.025 kg／（m·s）處制冷量達(dá)到最大值隨后略有減小。

由圖9可知，壓縮機(jī)功耗隨著噴淋密度的增加整體呈下降的趨勢，在噴淋密度0.014 kg／（m·s）至0.025 kg／（m·s）區(qū)間內(nèi)下降明顯，隨后下降趨于平緩。

由圖10可知，冷水機(jī)組效費(fèi)比ECR開始隨噴淋密度增加而增大，在噴淋密度0.025 kg／（m·s）附近達(dá)到最大值，隨后單位能耗排熱量逐漸減小。

因此可以認(rèn)為，本實(shí)驗(yàn)臺的最佳噴淋密度為0.025 kg／（m·s）。圖8～圖10同時(shí)表明：在同一噴淋密度下，制冷量、壓縮機(jī)耗功率以及冷水機(jī)組ECR隨風(fēng)量變化規(guī)律與上節(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同，隨噴淋密度的變化規(guī)律一致。由此可知，噴淋密度的最佳值區(qū)間基本不受風(fēng)量的影響。

圖8 風(fēng)量不同時(shí)，制冷量隨噴淋密度變化曲線Fig.8 The curve of cooling capacity with sprinkle density under different air volume

圖9 風(fēng)量不同時(shí)，壓縮機(jī)功耗隨噴淋密度變化曲線Fig.9 The curve of power consumption of the compressor with sprinkle density under different air volume

圖10 風(fēng)量不同時(shí)，冷水機(jī)組ECR隨噴淋密度變化曲線Fig.10 The curve of ECR of water chiller with sprinkle density under different air volume

表2變噴淋密度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.2 Date of variable spraying density experiment

4 結(jié)論

本文分析了蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組在防護(hù)工程空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性，搭建了防護(hù)工程蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組的模擬實(shí)驗(yàn)臺，并在室外環(huán)境下，分別對該機(jī)組變風(fēng)量和變噴淋水量運(yùn)行性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，得到了如下結(jié)論：

1）隨著風(fēng)量的減小，蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組制冷量和排熱量變化較小，單位風(fēng)量排熱量增大，但總功耗在增加，效費(fèi)比ECR減小。本實(shí)驗(yàn)臺最佳風(fēng)量為2 000 m3／h。實(shí)際工程應(yīng)用中，空調(diào)負(fù)荷越來越大，較大的單位風(fēng)量排熱量可保證在風(fēng)量不增的情況下增大排熱量，使機(jī)組性能具有一定的調(diào)節(jié)空間。同時(shí)，在滿足排風(fēng)量和排熱量的要求下，可選擇合適的排風(fēng)量，減小系統(tǒng)總能耗。

2）在風(fēng)量不同的情況下，蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組制冷量、壓縮機(jī)功耗和ECR隨噴淋密度的變化規(guī)律相同，存在最佳噴淋密度且基本不受風(fēng)量的影響。本實(shí)驗(yàn)臺最佳噴淋密度為0.025 kg／（m·s）。蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組在最佳噴淋密度下制冷量和ECR均達(dá)到最大值。因此實(shí)際工程應(yīng)用應(yīng)選用合適的噴淋密度。

3）蒸發(fā)冷凝式冷水機(jī)組應(yīng)用于工程實(shí)際中，采用閉式循環(huán)水，減少了冷卻水輸送到工程外冷卻塔的過程，因此能夠節(jié)水和節(jié)省輸送能耗。同時(shí)，雖然該機(jī)組增加了工程的能耗，但能夠滿足防護(hù)工程排風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)和排熱需求，因此該部分能耗的增加可以接受。機(jī)組運(yùn)行中，由于工程熱負(fù)荷和室外氣象參數(shù)的動態(tài)特性，可采用自動控制系統(tǒng)對其啟停、風(fēng)量和水量大小進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并選擇合適的排風(fēng)量和噴淋密度。

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Experimental Research on Operating Performance of Evaporative Condensing Chiller in Protective Engineering

Miao Xiaoping Zhang Yi Wei Huan Shao Guangming Wei Zijie

（College of National Defence Engineering，PLA University of Science and Technology，Nanjing，210007，China）

In this paper，the application feasibility of evaporative condenser in protective engineering is analyzed.The influence of air volume and water spraying density on heat and mass transfer performance was investigated in the experimental platform designed by the au?thors.It is found that refrigerating capacity and heat transfer capacity were almost unchanged，heat transfer capacity of unit air volume and total consumption were increased，and ECR was reduced，with the decrease of the air volume when spraying density was constant.Refrig?erating capacity，energy consumption of compressor and ECR were changed in the same way with the spraying density under different air volume.The best air volume and spraying density are 2 000 m3／h and 0.025 kg／（m·s）.

evaporative condenser；air volume；spraying density；heat transfer；protective engineering

TQ051.6＋1；TK124

A

0253－4339（2017）01－0061－08

10.3969／j.issn.0253－4339.2017.01.061

2016年6月7日

張翼，男，碩士在讀，解放軍理工大學(xué)國防工程學(xué)院，15651988659，E?mail：zhangyi＿plaust＠163.com。研究方向：地下工程熱濕傳遞理論與技術(shù)。

About the corresponding author

Zhang Yi，male，master degree candidate，College of National De?fence Engineering，PLA University of Science and Technology，＋86 15651988659，E?mail：zhangyi＿plaust＠163.com.Research fields：the heat and moisture transfer theory and technology of un?derground engineering.