初探蒸发冷却空气处理机组的加工制作

陈本林，陆 襄，黄 翔，李成成

（1.南通昆仑空调有限公司，江苏南通 226008；2.西安工程大学，陕西西安 710048）

0 引 言

近年来，随着国家节能减排政策的开展，以及人们对空气品质要求的提高，直接蒸发冷却技术以其高效节能的特点受到越来越多的关注，目前已在我国西北地区和沿海地区广泛地应用于车间、网吧、餐厅及通讯机房等[1]。而且，随着其应用领域的扩大，直接蒸发冷却也逐渐被应用在核电领域。本文针对即将应用在海南某核电汽机房和除盐水处理车间的蒸发冷却空气处理机组的加工制作、运行要求进行介绍。

1 蒸发冷却空气处理机组的概括

1.1 蒸发冷却空气处理机组的工作原理

室外空气经过进风口进入，经过初、中效过滤器把灰尘过滤后，经过第一级直接蒸发冷却段—填料段，同时水通过循环水泵从蓄水池中抽出，使用供水管，在填料侧进行分层布水，水靠重力作用向下流，润湿填料表面并形成水膜，被处理的空气沿水平方向垂直通过填料与其进行热交换，实现对空气等焓降温过程[2]。

图1 风量为215000m3/h蒸发冷却空气处理机组结构图

1.2 蒸发冷却空气处理机组的构成

从图1中可以看出蒸发冷却空气处理机组主要由新风段，初效过滤段、中效过滤段、风机段组成。机组的外形尺寸：长8000 mm，宽5200 mm，高4800 mm。机组设计风量215000 m3/h。

根据机组的外形尺寸及各个功能段的要求，对机组进行加工制作，在加工制作时，首先要明确蒸发冷却空调机组的规范要求，按照提出的加工要求，对各个部件进行选材、加工。

2 蒸发冷却空气处理机组结构要求

2.1 框架的结构要求

通过上面介绍可以看到，蒸发冷却空气处理机组的结构主要是机组外部结构的框架。本机组的结构框架，采用标准模数化尺寸的镀锌型钢制成，镀锌钢管具有足够的强度，抗压性能好能够保证机组在运输和运行过程中不变形。框架内表面采用阻燃性或非阻燃性保温材料保温。保温材料的导热系数小于0.034W/m2◦℃。保温材料的厚度大于25mm，在保证机组正常运行的条件下，框架表面不结露。同时，机组内部各个功能段框架采用具有内衬的螺旋栓连接，框架构件的焊接均在构件的内部完成。

2.2 箱体面板的结构要求

面板是蒸发冷却空调机组的重要保护伞，面板的结构、材质直接影响到机组的使用寿命，同时也影响机组的使用功能及美观，因此，在机组的加工制作过程中，要根据机组的实际运行工况，及业主提出的使用要求，选择经济、合理的面板。

本次机组的面板选用是根据核电站常规岛对空调机组的要求，严格按照规定进行选用。采用双层钢板结构，内部采用不锈钢板，外部采用优质彩钢板；在双层钢板面板的中间夹以非燃型或阻燃型保温材料，保温材料的导热系数小于0.034W/m2◦℃。保温材料的厚度大于30mm，保温层与面板结合牢固、平整、无间隙；面板与框架的固定不采用自攻螺钉；面板能够允许在检修人员进入的条件下，不破坏保温材料。

箱体面板上应该预留检查门，其中检查门的预留尺寸应该不小于600mm，能够确保人员、过滤袋及风机马达从检修门中出入，所有的检查门设置在机组的同侧。检查门使用的材质与箱体采用的材质相匹配，同时检查门设有内衬垫，内衬垫能够在不拆除门的条件下进行更换。

3 各个功能段的加工制作要求

3.1 过滤段的加工制作要求

过滤段包括初效过滤器、中效过滤器，初效过滤器采用波纹板式过滤器，中效过滤器采用袋式过滤器，过滤器的材料为非燃或阻燃型。过滤效率应符合GB/T14295-92的要求，初效过滤器过滤效率按大气尘计数效率大于40%，中效过滤器的过滤效率大于80%，过滤段的新风断面风速的均匀度大于80%，过滤器内套镀锌骨架，由易拆装的固定卡安装在一设计成密封的活动镀锌框架上，以免使未经过滤的空气流动。过滤段的面板要可拆卸[3]。

3.2 蒸发冷却段的加工制作要求

蒸发冷却空气处理机组采用填料式直接蒸发冷却技术，填料式直接蒸发冷却器通过循环水泵从集水池中将水抽出，经布水器均匀散布在填料上，靠重力作用向下流，润湿填料表面形成水膜，被处理的空气沿水平方向垂直通过填料与其进行热交换。水吸收空气中的显热与其进行热质交换，蒸发成水汽进入空气，使空气降温[4]。夏季室外通风计算干球温度为31℃及计算相对湿度为69%的条件下，要求经过填料直接蒸发冷却段后，被处理空气的干球温度≦27.6℃，相对湿度≧90%。

3.3 风机段的加工制作要求

风机是蒸发冷却空气处理机组的核心部件，因此，对风机的要求也就特别高，风机采用离心式、单罩壳、单叶轮、双宽度、双进风、非过载型风机；风机的叶轮为前弯型，单厚度叶片，风机轴采用实心冷轧钢，风机的轴承为SKF轴承，轴承的最短寿命为15年，轴承的润滑剂应至少要维持12个月运行周期，风机罩壳及框架采用不锈钢钢板制成，风机按照国家标准制造，电动机应安装在与刚性框架相连的滑动轨道上，电动机全部密封，其转速不超过1450r/min；风机与电动机间用直联或皮带传动，皮带传动设有金属保护套，金属保护套由不锈钢钢丝网制成，牢固地安装在风机基座上。

根据上面对框架、箱体面板在材质、加工制作上的要求，及对蒸发冷却空气处理机组各个功能段的设计、使用及选材上的要求，本公司制作出风量为215000m3/h的实验样机，如图2所示。

图2 风量为215000m3/h蒸发冷却空气处理机组的实物图

4 测试

根据加工制作出的实验样机，本公司与西安工程大学蒸发冷却学科团队合作，由西安工程大学对其机组进行测试分析。

表2 蒸发冷却空气处理机组的实际测试数据

采用的测试方法是利用干湿球温度计、温湿度自记仪和毕托管-数字微压计来测量室外新风经过不同功能段后的阻力变化和温湿度变化；利用U型微压计和风速仪测量机组的风量能否满足设计要求[5]。

主要的测试仪器有：干湿球温度计、Testo的温湿度自记仪、毕托管-数字微压计、U型微压计、水银温度计、转轮和热球风速仪。

主要测试参数有：机组的总风量、机组总阻力、室外空气的干湿球温度、填料入口空气的干湿球温度和迎面风速、填料出口的干球温度和相对湿度、出风口的干湿球温度。

从表2的测试结果来看，机组的温降 △Tw的平均值为2.7℃，冷却效率平均为71.4%。

5 小结

本文针对海南某核电站即将应用的蒸发冷却空气处理机组，简要介绍该机组的工作原理、结构构成。对机组的框架、箱体、各个功能段的加工制作要求进行了介绍。同时，对该机组的测试结果进行了简单的分析。

[1] 刘小文，黄翔，吴志湘.直接蒸发冷却器填料性能的研究 [J].流体机械，2010（4）：53-57

[2] 黄翔.空调工程[M].北京：机械工业出版社，2006

[3] 中国建筑科学研究院，等.GB/T 14294—2008组合式空调机组[S].中国标准出版社，2008

[4] 中国气象信息中心气象资料室，清华大学建筑技术科学系.中国建筑热环境分析专用气象数据集[M].北京：中国建筑工业出版社，2005

[5] 陆耀庆.实用供热空调设计手册 （第2版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2008

[6] 黄翔.蒸发冷却空调理论与应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2010