浅谈国内蒸发式冷凝器现状

吴敌 广东美的暖通设备有限公司

浅谈国内蒸发式冷凝器现状

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众所周知，工业用水量巨大，主要包括冷凝（冷却）用水、洗涤用水、热力和工艺用水三部分。其中，工业冷却水用量占工业用水总量的80%左右[1]。国家提出：“大力发展和推广工业用水重复利用技术，提高水的重复利用率是工业节水的首要途径，发展高效冷却节水技术是工业节约用水的重点”[2]。蒸发式冷凝器冷凝效率高，节能节水，研究价值和应用价值较大。

一、蒸发式冷凝器概况

冷凝器将高温、高压的气体冷凝为液态，是工业中常用换热设备之一，广泛用于化工、冶金、建材石油、电力、石油等行业。通常可根据冷源的不同，将冷凝器分为空冷式冷凝器、水冷式冷凝器及空冷水冷组合式冷凝器三种类形。蒸发式冷凝器是空冷水冷组合式冷凝器的一种，冷凝效率很高]。

蒸发式冷凝器的换热不仅存在显热交换，而且存在潜热交换，并且以潜热交换为主，优点如下：

1.冷凝效果好：由于水的蒸发潜热大，吸收管内热量多，所以对热气体的冷凝效果好。

2.节水与水冷式冷凝器相比，蒸发式冷凝器需要的循环水量小，水的蒸发量也较小，因而耗水量较小。

3.节能：采用蒸发式冷凝器的制冷系统，其冷凝温度可以设计得比风冷式或水冷式冷凝器更低一些，蒸发式冷凝器与冷却塔加管壳式冷凝器的系统比较，压缩机动力消耗可节约10%以上，与空冷式冷凝器比较，可节约30%以上。蒸发式冷凝器的风机动力消耗与水冷式的冷却塔相近，仅为空冷式的三分之一。

4.安装维护方便，占地面积小，运行费用低：蒸发式冷凝器将水冷式冷凝器与冷却塔结合起来，传热效率高，结构紧凑，占地面积小，比水冷式冷凝器和冷却塔两者的投资总和小，且大大降低了运行费用，故蒸发式冷凝器的应用日益广泛。

二、国内蒸发冷凝器产品现状

目前国内主要有两家合资的主导厂商：上海的益美高(同美国EVAPC公司合资)和大连冰山集团的巴尔第摩(同美国BAC公司合资)，其他的厂家质量与国外有较大档次的差别。

填料蒸发式冷凝器以巴尔第摩生产的CXV形蒸发式冷凝器[5]为代表：将冷凝器和凉水塔合二为一，但在冷凝盘管下部仍然保留一段有填料PVC的热交换层，以降低循环水温。冷凝器内的空气流在填料热交换层部分主要采用错流形式，在盘管部分则是水流和空气流平行同方向流入，再错流流出。张金翼在浅谈CXV形蒸发式冷凝器一文中以实际例子说明了CXV形空冷器的良好运行效果[6]。

北京和海益制冷科技有限公司研发设计的AEC系列节能空冷蒸发式冷凝器，分为节能空冷低温防垢冷却段和高效喷淋蒸发冷却冷凝段两大换热组件。该装置的应用使AEC系列节能空冷蒸发式冷凝器比现有的蒸发式冷凝器节水30%、节电20%。由于采用了分段冷却冷凝的方式，使进入喷淋蒸发冷却冷凝段的流体温度降至600℃以下微结垢区，避开了65℃以上易结垢区，真正实现了喷淋蒸发冷却冷凝段的低温防垢，使蒸发盘管始终保持高效的换热效率，节省了大量维护工作和运行费用。

组合蒸发式冷凝器在实际应用中存在的问题表现在以下方面：

首先是结垢问题。实验和应用表明，污垢是影响蒸发式冷凝器盘管换热性能的最主要因素之一。因此：为了最佳的传热效率和最长的使用寿命，应考虑循环水的水质处理和循环水的循环周期，并采用较为先进的防结垢技术。通过实践检验，采用此喷淋式循环清洗工艺系统对蒸发式冷凝。器盘管的清洗切合实际而且相当有效。

其次是腐蚀问题。由于蒸发式冷凝器是在潮湿的环境下运行的，易于腐蚀，所以其换热盘管、箱体以及风机电机都需要采用防腐处理。换热盘管的腐蚀问题是制约蒸发式冷凝器发展的关键因素，蒸发式冷凝器的换热盘管一般采用整体热浸锌防腐，并且要保证镀锌层的厚度，镀锌层的厚度不够或者镀锌不均都会影响蒸发冷的性能和寿命。

第三是喷头经常堵塞，引起冷凝管组没有被均匀润湿，使冷凝压力升高，需要经常清洗，既浪费人力又影响生产。有些厂家把喷头改为类似淋水式冷凝器的重力配水器(也称为溢流槽)，运行表明这种配水消除了喷嘴堵塞的缺点，又使用可靠、易清洗、保养，并能保证冷凝管组均匀被润湿。

最后是水量和风量的合理分配问题。理论研究发现，水量和风量是影响蒸发冷的主要因素之一。过大的水量和风量都不能使换热器高效的运行，所以合理的分配冷凝器的水量和风量对提高换热器的性能有很重要的影响。

三、国内蒸发式空冷器理论研究

水膜蒸发式空冷器中，从管内热流体到湿空气整个传热过程的总热阻包含工艺介质与管内壁对流传热热阻、管壁导热热阻、管内外污垢热阻、管外壁与水膜对流传热热阻和水膜与空气传热热阻。

国内许多学者都对蒸发式空冷器的管内外传热系数做过研究，并通过实验拟合出相应的传热系数关联式。现有的经验、半经验关联式计算的管内热流体传热系数比较符合工程实际，但水膜与管外壁的传热系数关联式及水膜与空气的传热系数关联式尚有较大分歧。

组合式蒸发式冷凝器因其各方面具有的显著优点，越来越受到重视。蒸发式冷凝器的发展首先应基于理论研究，只有理论的完善和创新才能从根本上解决目前产品在性能和应用中存在的问题。

蒸发式冷凝器的冷凝效果受气候条件限制，要想使得蒸发式冷凝器得到更大的推广应用，科研单位和生产厂家应相互合作，建立各地气候数据库，根据具体情况设计制造蒸发式冷凝器也是一个发展方向。

[1]Knebel DE. Evaporative condensing minimizes system power requirements[J]. Heating，Piping and Air Conditioning. 1997(4).

[2]中国节水技术政策大纲[J].海南政报.2005(13):15-23.

[3]李卫军，董晓强，杨君.蒸发式冷凝/冷却技术的应用及研究进展[J].制冷与空调.2010(01):40-44.

[4]李明基.EXV型蒸发式冷凝器设计计算系统的研制[D].大连海事大学，2009.

[5]乔慧芳.蒸发式冷凝器强化传热及强度分析[D].郑州大学，2008.

[6]张金翼.浅谈CXV型蒸发式冷凝器[J].制冷与空调.1999(03):68-69.

[7]侯子午.AEC蒸发式冷凝器[J].中国高新技术企业（中旬刊）.2012(1):101.

[8]李鹏飞，王志远，薛玉卿等.蒸发式换热器研究进展和应用状况[J].制冷.2008(03):52-58.