熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程第五章熱質(zhì)交換設(shè)備的型式與結(jié)構(gòu)

熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程第五章熱質(zhì)交換設(shè)備的型式與結(jié)構(gòu)例如：散熱器空調(diào)工程中表冷器，兩側(cè)的流體通常是冷凍水或制冷劑和濕空氣，由于兩者的換熱系數(shù)不同，所以根據(jù)換熱器的強(qiáng)化方法，一般在空氣側(cè)加裝各種形式的肋片。換熱器用的各種肋片形式（a）皺褶繞片（b）光滑繞片（d）軋片；（e）二次翻邊片（c）串片其它的片型如波紋型片、條縫型片、百葉縫型片和針刺型片等。采用上述措施，可使空調(diào)中所用的表冷器的傳熱系數(shù)提高10%—70%。波紋片花邊片平片5.1.2混合式換熱器混合式熱交換器：依靠冷、熱流體直接接觸而進(jìn)行傳熱，避免了傳熱間壁及其兩側(cè)的污垢熱阻，就有較大的傳熱速率。例氣體的洗滌與冷卻、循環(huán)水的冷卻、汽-水之間的混合加熱、蒸汽的冷凝。一．混合式熱交換器的種類1.冷卻塔（或稱冷水塔)用自然通風(fēng)或機(jī)械通風(fēng)的方法，將生產(chǎn)中已經(jīng)提高了溫度的水進(jìn)行冷卻，循環(huán)使用。例如熱力發(fā)電廠或核電站的循環(huán)水、合成氨生產(chǎn)中的冷卻水等，經(jīng)過水冷卻塔降溫之后再循環(huán)使用。

方型冷卻水塔(開式）冷卻水塔內(nèi)部填料2.氣體洗滌塔（或稱洗滌塔）

液體吸收氣體混和物中的某些組分，除凈氣體中的塵灰，氣體的增濕或干燥等。最廣泛的用途是冷卻氣體，而冷卻所用的液體以水居多?？照{(diào)工程中廣泛使用的噴淋室。噴淋室不但可以象氣體洗滌塔一樣對空氣進(jìn)行冷卻，而且還可對其進(jìn)行加熱處理。噴淋室結(jié)構(gòu)示意圖3.噴射式熱交換器壓力較高的流體由噴管噴出，形成很高的速度，低壓流體被引入混合室與射流直接接觸進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，并一同進(jìn)入擴(kuò)散管，在擴(kuò)散管的出口達(dá)到同一壓力和溫度后送給用戶。4.混合式冷凝器用水與蒸汽直接接觸的方法使蒸汽冷凝，最后得到的是水與冷凝液的混合物。混合式熱交換器的共同優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，消耗材料少，接觸面大，因直接接觸，而可能使得熱量的利用比較完全。二．噴淋室的類型和構(gòu)造1.噴淋室的構(gòu)造單級、臥式、低速噴淋室。原理：被處理空氣進(jìn)入噴淋室后流經(jīng)噴水管排，與噴嘴中噴出的水滴相接觸進(jìn)行熱質(zhì)交換，然后經(jīng)后擋水板流走。主要部件底池和四種管道相通：①循環(huán)水管：②溢水管：③補(bǔ)水管：④泄水管：設(shè)有防水照明燈和密閉檢查門。B.噴嘴：實(shí)現(xiàn)水的霧化，增大氣水接觸面積，加強(qiáng)熱濕交換。C.擋水板：由多折的或波浪形的平行板組成。夾帶水滴的空氣通過擋水板的曲折通道時，由于慣性水滴與擋水板表面發(fā)生碰撞，并聚集在擋水板表面上形成水膜，沿檔水板下流到底池。2.噴淋室的類型臥式和立式；單級和雙級；低速和高速。在工程上還使用帶旁通和帶填料層的噴淋室。（1）立式噴淋室：占地面積小，空氣流動自下而上，噴水由上而下，熱濕交換效果好。（2）雙級噴淋室：能使水重復(fù)使用，水的溫升大、水量小，在使空氣得到較大焓降的同時節(jié)省了水量。缺點(diǎn)是占地面積大，水系統(tǒng)復(fù)雜。（3）低速噴淋室內(nèi)空氣流速為2-3m／s，而高速噴淋室內(nèi)空氣流速更高。立式噴淋室雙級噴淋室高速噴淋室

美國Carrier公司的高速噴淋室?？諝饬魉倏筛哌_(dá)8-10m／s，擋水板在高速氣流驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，靠離心力作用排除所夾帶的水滴。高速噴淋室瑞士Luwa公司的高速噴淋室，風(fēng)速范圍3.5-6.5m／s，結(jié)構(gòu)與低速噴淋室類似。為減少空氣阻力，均風(fēng)板用流線型導(dǎo)流格柵代替，后擋水板為雙波型。玻璃絲盒噴淋室由分層布置的玻璃絲盒組成。在玻璃絲盒上均勻地噴水，空氣穿過玻璃絲層時與各玻璃絲表面上的水膜接觸，進(jìn)行熱濕交換。三．冷卻塔的類型與結(jié)構(gòu)1.冷卻塔的類型

根據(jù)循環(huán)水在塔內(nèi)是否與水直接接觸分成：開式、閉式。閉式冷卻塔：把循環(huán)水通入安裝于冷卻塔中的散熱器內(nèi)被空氣冷卻。開式冷卻塔：水與空氣直接接觸開式冷卻塔

開式冷卻塔是被冷卻水直接與外界空氣接觸，通過蒸發(fā)換熱來達(dá)到冷卻循環(huán)水的目的。

1.適用于初期投資少，對水質(zhì)要求不高的場所。2.開塔在工廠、商業(yè)大廈、民用建筑制冷空調(diào)系統(tǒng)中使用較多。閉式冷卻塔閉式冷卻塔源于蒸發(fā)冷卻器，由于被冷卻流體在間壁式換熱器內(nèi)與外界工藝設(shè)備間閉式循環(huán)流動，為區(qū)別于被冷卻流體直接與空氣接觸的一般冷卻塔，故有“閉塔”之稱。1.閉塔適用于被冷卻水不與外界空氣直接接觸且進(jìn)口溫度低于80℃左右、有充足的噴淋水源及水源水質(zhì)不易結(jié)垢的場合。2.廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠、核電站、變電站、變壓器等領(lǐng)域；化學(xué)、制藥等領(lǐng)域；制鐵及鑄造工業(yè)領(lǐng)域；焊接、成型、注塑、壓榨、油壓機(jī)械等制造工業(yè)領(lǐng)域；以及運(yùn)行環(huán)境惡劣的場合；還應(yīng)用于冷凍空調(diào)系統(tǒng)需要精密控制時（如水源熱泵、水冷機(jī)房專用空調(diào)等）。閉式冷卻塔原理圖閉式冷卻塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)濕式冷卻塔的各種類型。開放式冷卻塔：風(fēng)筒式自然通風(fēng)冷卻塔：機(jī)械通風(fēng)冷卻塔:（a）開放式冷卻塔（b）風(fēng)筒式冷卻塔（c）鼓風(fēng)逆流式冷卻塔1-配水系統(tǒng)；2-淋水裝置；3-百葉窗；4-集水池；5-空氣分配區(qū)；6-風(fēng)機(jī)；7-風(fēng)筒；8-收水器B.按照熱質(zhì)交換區(qū)段內(nèi)水和空氣流動方向逆流塔:水和空氣流動方向相反；橫流塔水和空氣流動方向垂直交叉如圖所示。1-配水系統(tǒng)；2-淋水裝置；3-百葉窗；4-集水池；5-空氣分配區(qū)；6-風(fēng)機(jī)；7-風(fēng)筒；8-收水器（d）引風(fēng)逆流式冷卻塔（e）引風(fēng)橫流式冷卻塔2.冷卻塔的構(gòu)造

①淋水裝置淋水裝置：又稱填料，將進(jìn)塔的熱水盡可能形成細(xì)小的水滴或水膜，增加水和空氣的接觸面積，延長接觸時間，增進(jìn)水氣之間的熱質(zhì)交換。分為：點(diǎn)滴式、薄膜式及點(diǎn)滴薄膜式a)點(diǎn)滴式：

水平的或傾斜布置的三角形或矩形板條按一定間距排列而成，如圖所示。點(diǎn)滴式淋水裝置板條布置方式傾斜式（c)方格式(d)階梯式(b)棋盤式

b)薄膜式：利用間隔很小的平膜板或凹凸形波板、網(wǎng)格形膜板組成多層空心體，水沿著表面形成緩慢的水流，冷空氣經(jīng)多層空心體間的空隙，形成水氣之間的接觸面。散熱主要依靠:表面水膜、格網(wǎng)間隙中的水滴表面和濺散而成的水滴的散熱。圖中示出了四種薄膜式淋水裝置的結(jié)構(gòu)。(a)小間距平板淋水填料(b)石棉水泥板淋水填料(c)斜波交錯填料(d)蜂窩淋水裝置c)點(diǎn)滴薄膜式：鉛絲水泥網(wǎng)格板是點(diǎn)滴薄膜式淋水裝置的一種。鉛絲作筋制成方格孔的網(wǎng)板；每層之間留有間隙，層層裝設(shè)而成的。熱水以水滴形式淋灑下去，故稱點(diǎn)滴薄膜式。鉛絲水泥網(wǎng)板淋水裝置②配水系統(tǒng)作用：將熱水均勻地分配到整個淋水面積上，從而使淋水裝置發(fā)揮最大的冷卻能力。常用的配水系統(tǒng)：槽式、管式和池式。a)槽式配水系統(tǒng)：由水槽、管嘴及濺水碟組成，熱水從管嘴落到濺水碟上，濺成無數(shù)小水滴射向四周，以達(dá)到均勻布水的目的。槽式配水系統(tǒng)b）管式配水系統(tǒng)：由干管、支管組成，只要布水均勻即可。下圖所示為一種旋轉(zhuǎn)布水管系的平面圖。c)池式配水系統(tǒng)：配水池建于淋水裝置正上方，池底均勻地開有4—10mm孔口（或者裝噴嘴、管嘴)，池內(nèi)水深一般不小于100mm，以保證灑水均勻。冷卻水塔配水槽通風(fēng)筒是冷卻塔的外殼，氣流的通道。自然通風(fēng)冷卻塔，高達(dá)150m以上。機(jī)械通