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蒸发冷却空调自动喷淋技术简介

发表日期:2022/1/14 11:13:21 来源:中国制冷与空调网 评论 总点击量:

喷淋技术在数据中心应用主要是为了降温,包含用空调空气处理和消防降温。空调用喷淋技术主要应用在蒸发冷却冷水机组、蒸发冷却空气处理机组、蒸发冷凝、加湿器等;消防用喷淋原因有两点:隔绝空气和降温。

喷淋蒸发冷却过程受喷嘴压力、液滴直径、喷嘴的布置方式、喷淋所应用场合的环境因素(包括环境气体流速、干球温度、空气湿度等)等因素影响。

喷淋压力的增大会使液滴尺寸减小,增加液滴与周围空气的接触面积,从而促进蒸发冷却;同时喷淋压力越大,液滴分散程度越高,截面的温度均匀性也会得到提高。

液滴直径越小,液滴与周围空气接触面积越大,有利于蒸发冷却。但液滴尺寸较小时,其惯性也较小,液滴会随着空气流动而聚集,从而导致局部冷却较好,而其它部分冷却效果变差,反而是尺寸较大的液滴,由于具有较大的惯性,可以保持自己的运动轨迹,覆盖更多的冷却面积,可优化冷却效果。

此外,在空气流速较快的情况下,大粒径液滴具有较大的蒸发能力,而如果空气速度较小,大粒径液滴会因重力作用滴落至地面。

喷嘴布置和喷淋方向也是影响喷淋蒸发冷却过程的重要因素。喷嘴喷淋和空气流动方向为顺流时,空气与液滴的接触时间与逆流相比有所减少,不利于蒸发冷却;但顺流流动有助于液滴的充分扩散,逆流流动时有些液滴并不能充分扩散到空气之中。可见,顺流流动和逆流流动的选择并非绝对,应根据应用的要求进行设置。

喷淋蒸发冷却应用时的环境参数也会影响其冷却效果。研究表明,高干球温度、低空气湿度和合适的空气流速有助于喷淋蒸发冷却的进行。喷嘴特性是喷淋蒸发冷却的基础。由图1可见,日常所用喷嘴型式多样,需根据应用需求合理选择。

图1 不同型式的喷嘴

喷淋技术的主要原理即热湿交换,喷淋出来的液滴与周围空气发生接触,同时发生显热交换和潜热交换,即发生热交换的同时伴有质交换(湿交换),如图2所示。

图2 空气与水接触时的热湿交换

空气与水之间的显热交换取决于边界与周围空气之间的温度差,而质交换以及由此引起的潜热交换取决于二者的水蒸气分子浓度差或者说取决于二者之间的水蒸气分压力差。

喷淋冷却空气过程中,液滴蒸发会导致空气中含湿量增加,而进入空气的水蒸气将汽化潜热带回到空气中。因此,空气被冷却过程近似为等焓降温过程,如图3所示。

图3 喷淋冷却空气过程焓湿图


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