初探蒸發冷卻空氣處理機組的加工制作

陳本林，陸 襄，黃 翔，李成成

（1.南通昆侖空調有限公司，江蘇南通 226008；2.西安工程大學，陜西西安 710048）

0 引 言

近年來，隨著國家節能減排政策的開展，以及人們對空氣品質要求的提高，直接蒸發冷卻技術以其高效節能的特點受到越來越多的關注，目前已在我國西北地區和沿海地區廣泛地應用于車間、網吧、餐廳及通訊機房等[1]。而且，隨著其應用領域的擴大，直接蒸發冷卻也逐漸被應用在核電領域。本文針對即將應用在海南某核電汽機房和除鹽水處理車間的蒸發冷卻空氣處理機組的加工制作、運行要求進行介紹。

1 蒸發冷卻空氣處理機組的概括

1.1 蒸發冷卻空氣處理機組的工作原理

室外空氣經過進風口進入，經過初、中效過濾器把灰塵過濾后，經過第一級直接蒸發冷卻段—填料段，同時水通過循環水泵從蓄水池中抽出，使用供水管，在填料側進行分層布水，水靠重力作用向下流，潤濕填料表面并形成水膜，被處理的空氣沿水平方向垂直通過填料與其進行熱交換，實現對空氣等焓降溫過程[2]。

圖1 風量為215000m3/h蒸發冷卻空氣處理機組結構圖

1.2 蒸發冷卻空氣處理機組的構成

從圖1中可以看出蒸發冷卻空氣處理機組主要由新風段，初效過濾段、中效過濾段、風機段組成。機組的外形尺寸：長8000 mm，寬5200 mm，高4800 mm。機組設計風量215000 m3/h。

根據機組的外形尺寸及各個功能段的要求，對機組進行加工制作，在加工制作時，首先要明確蒸發冷卻空調機組的規范要求，按照提出的加工要求，對各個部件進行選材、加工。

2 蒸發冷卻空氣處理機組結構要求

2.1 框架的結構要求

通過上面介紹可以看到，蒸發冷卻空氣處理機組的結構主要是機組外部結構的框架。本機組的結構框架，采用標準模數化尺寸的鍍鋅型鋼制成，鍍鋅鋼管具有足夠的強度，抗壓性能好能夠保證機組在運輸和運行過程中不變形?？蚣軆缺砻娌捎米枞夹曰蚍亲枞夹员夭牧媳?。保溫材料的導熱系數小于0.034W/m2?℃。保溫材料的厚度大于25mm，在保證機組正常運行的條件下，框架表面不結露。同時，機組內部各個功能段框架采用具有內襯的螺旋栓連接，框架構件的焊接均在構件的內部完成。

2.2 箱體面板的結構要求

面板是蒸發冷卻空調機組的重要保護傘，面板的結構、材質直接影響到機組的使用壽命，同時也影響機組的使用功能及美觀，因此，在機組的加工制作過程中，要根據機組的實際運行工況，及業主提出的使用要求，選擇經濟、合理的面板。

本次機組的面板選用是根據核電站常規島對空調機組的要求，嚴格按照規定進行選用。采用雙層鋼板結構，內部采用不銹鋼板，外部采用優質彩鋼板；在雙層鋼板面板的中間夾以非燃型或阻燃型保溫材料，保溫材料的導熱系數小于0.034W/m2?℃。保溫材料的厚度大于30mm，保溫層與面板結合牢固、平整、無間隙；面板與框架的固定不采用自攻螺釘；面板能夠允許在檢修人員進入的條件下，不破壞保溫材料。

箱體面板上應該預留檢查門，其中檢查門的預留尺寸應該不小于600mm，能夠確保人員、過濾袋及風機馬達從檢修門中出入，所有的檢查門設置在機組的同側。檢查門使用的材質與箱體采用的材質相匹配，同時檢查門設有內襯墊，內襯墊能夠在不拆除門的條件下進行更換。

3 各個功能段的加工制作要求

3.1 過濾段的加工制作要求

過濾段包括初效過濾器、中效過濾器，初效過濾器采用波紋板式過濾器，中效過濾器采用袋式過濾器，過濾器的材料為非燃或阻燃型。過濾效率應符合GB/T14295-92的要求，初效過濾器過濾效率按大氣塵計數效率大于40%，中效過濾器的過濾效率大于80%，過濾段的新風斷面風速的均勻度大于80%，過濾器內套鍍鋅骨架，由易拆裝的固定卡安裝在一設計成密封的活動鍍鋅框架上，以免使未經過濾的空氣流動。過濾段的面板要可拆卸[3]。

3.2 蒸發冷卻段的加工制作要求

蒸發冷卻空氣處理機組采用填料式直接蒸發冷卻技術，填料式直接蒸發冷卻器通過循環水泵從集水池中將水抽出，經布水器均勻散布在填料上，靠重力作用向下流，潤濕填料表面形成水膜，被處理的空氣沿水平方向垂直通過填料與其進行熱交換。水吸收空氣中的顯熱與其進行熱質交換，蒸發成水汽進入空氣，使空氣降溫[4]。夏季室外通風計算干球溫度為31℃及計算相對濕度為69%的條件下，要求經過填料直接蒸發冷卻段后，被處理空氣的干球溫度≦27.6℃，相對濕度≧90%。

3.3 風機段的加工制作要求

風機是蒸發冷卻空氣處理機組的核心部件，因此，對風機的要求也就特別高，風機采用離心式、單罩殼、單葉輪、雙寬度、雙進風、非過載型風機；風機的葉輪為前彎型，單厚度葉片，風機軸采用實心冷軋鋼，風機的軸承為SKF軸承，軸承的最短壽命為15年，軸承的潤滑劑應至少要維持12個月運行周期，風機罩殼及框架采用不銹鋼鋼板制成，風機按照國家標準制造，電動機應安裝在與剛性框架相連的滑動軌道上，電動機全部密封，其轉速不超過1450r/min；風機與電動機間用直聯或皮帶傳動，皮帶傳動設有金屬保護套，金屬保護套由不銹鋼鋼絲網制成，牢固地安裝在風機基座上。

根據上面對框架、箱體面板在材質、加工制作上的要求，及對蒸發冷卻空氣處理機組各個功能段的設計、使用及選材上的要求，本公司制作出風量為215000m3/h的實驗樣機，如圖2所示。

圖2 風量為215000m3/h蒸發冷卻空氣處理機組的實物圖

4 測試

根據加工制作出的實驗樣機，本公司與西安工程大學蒸發冷卻學科團隊合作，由西安工程大學對其機組進行測試分析。

表2 蒸發冷卻空氣處理機組的實際測試數據

采用的測試方法是利用干濕球溫度計、溫濕度自記儀和畢托管-數字微壓計來測量室外新風經過不同功能段后的阻力變化和溫濕度變化；利用U型微壓計和風速儀測量機組的風量能否滿足設計要求[5]。

主要的測試儀器有：干濕球溫度計、Testo的溫濕度自記儀、畢托管-數字微壓計、U型微壓計、水銀溫度計、轉輪和熱球風速儀。

主要測試參數有：機組的總風量、機組總阻力、室外空氣的干濕球溫度、填料入口空氣的干濕球溫度和迎面風速、填料出口的干球溫度和相對濕度、出風口的干濕球溫度。

從表2的測試結果來看，機組的溫降 △Tw的平均值為2.7℃，冷卻效率平均為71.4%。

5 小結

本文針對海南某核電站即將應用的蒸發冷卻空氣處理機組，簡要介紹該機組的工作原理、結構構成。對機組的框架、箱體、各個功能段的加工制作要求進行了介紹。同時，對該機組的測試結果進行了簡單的分析。

[1] 劉小文，黃翔，吳志湘.直接蒸發冷卻器填料性能的研究 [J].流體機械，2010（4）：53-57

[2] 黃翔.空調工程[M].北京：機械工業出版社，2006

[3] 中國建筑科學研究院，等.GB/T 14294—2008組合式空調機組[S].中國標準出版社，2008

[4] 中國氣象信息中心氣象資料室，清華大學建筑技術科學系.中國建筑熱環境分析專用氣象數據集[M].北京：中國建筑工業出版社，2005

[5] 陸耀慶.實用供熱空調設計手冊 （第2版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2008

[6] 黃翔.蒸發冷卻空調理論與應用[M].北京：中國建筑工業出版社，2010