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周洪剑
（上海宝丰机械制造有限公司 上海 200444）
【摘要】：将PVC填料与盘管组合构成高效节能的蒸发式冷凝器成为当前蒸发式冷凝器发展的主流。本文通过对蒸发式冷凝器填料改良并在实际运行中进行对比测试，证明改良后的PVC填料能显著提高蒸发式冷凝器的换热能力。采用高效PVC填料对蒸发式冷凝器进行节能改造，具有深远的现实意义。
【关键词】：蒸发式冷凝器、填料、改良与节能
Exploration on the reformation of PVC filling package
of evaporative condenser
Zhou Hongjian
(Shanghai Baofeng Machine Manufacturer Company,Ltd.,Shanghai 200444,China)
【Abstract】In order to get a high efficiency evaporative condenser,the research project was focused on optimization of the design of PVC fill packages and coils. In this paper, the PVC fill package was optimized and tested in practicaloperation . It was found that the improved PVC fill package could increase the heat transfer efficiency greatly .Selecting high efficiency PVC fill package is a good way to save energy consumption and there is a good practice .
【Keywords】 evaporative condenser ; fill package; optimization ＆energy saving
0 前言
蒸发式冷凝器因其产品独特的结构形式且品质优良，产品性能高、安装操作方便，省水、节电、噪音低、 使用寿命长等众多优点，目前已越来越多地被石油化工、医药、煤矿、电力、机械、啤酒、饮料、食品的低温加工、冷藏及建筑空调等领域所接受和使用。
1 结构简述
将冷凝盘管组设置于一个系统的顶部，横流式冷却塔的PVC填料置于冷凝盘管下方，空气流从两个方向进入盘管及PVC填料侧部并冷却它们，见图1。采用PVC填料冷却后的水去冷却冷凝盘管可以进一步增加系统的冷却效能，此种结构设计称为混流型蒸发式冷凝器，俗称有填料型蒸发式冷凝器（以下简称蒸发式冷凝器），与传统的逆流无填料冷却结构相比，系统的传
热效应显著增加，而占地面积则相对减少。
2 PVC填料的改良背景
上海宝丰机械制造有限公司从2000年开始就一直致力于蒸发式冷凝器的生产、开发与研究。到2006年底，经过6年的生产及实际应用观察，同时也参考了华南理工大学对PVC填料所做的实验分析数据，他们得出结论是加入填料层能有效地提高蒸发式冷凝器的综合传热系数，提高比率达16.9%。受其思路的启发，于是我们就酝酿了要改良PVC冷却填料的念头，并在2007年初着手开始对原PVC填料进行改良的实践探索。以下是我们对PVC填料改良前后的叙述。
3 PVC填料结构形式及功能
蒸发式冷凝器的PVC填料是采用真空吸塑及模压成形而成（见图2），为片状结构
形式（外形：1230mm×500mm×0.35mm）。其前后各设置有收水端，中间部分为S形折波状凹凸面冷却水流道，由左右型两种样式对拼而形成一个空气冷却流道（见图3）。通过图2与图3对照可以发现，实际上冷却水流道是形成了以纵横双向连贯的一个冷却面，再多张接拼、多层叠加而组成一个完整的PVC填料冷却体（见图4）。新风由填料的前收水端进入冷却流道、吸热后出填料后收水端，在风机的吸引下热气排至大气中，以此完成一个填料冷却流程（见图1）。
3.1 PVC填料改良前后的外形及功效的对比说明
3.1.1拆卸、清洗方便
经过改良，现PVC填料增加了左右片定位点，通过定位点固定，免去了原PVC填料左右片接拼要用胶水粘贴的繁琐事。这样PVC填料就可以每张自由拆卸，为今后用户在使用中的清洗及维修更换带来了便利。
3.1.2换热效果加强
改良后的填料因点状支撑腿的加密、使每张填料的间距均保持在18.5mm，避免了原PVC填料在极端高温天气的状况下因水温升高带来填料外观的变形，而出现填料片距发生改变（填料形状变形造成冷却流道的变宽或变窄现象）。造成冷却水不能很好地与填料接触，影响填料整体的换热效果。
3.1.3冷却流道加长
通过对改良前后的PVC填料外形对比，图2可以清晰的看见改良后的PVC填料其横向S形冷却流道明显变长，和原PVC填料相比冷却流道增长了7.3%。由于冷却流道的加长，水膜就在PVC填料表面放缓了下泻的速度。这样就延长了冷却水与空气的热交换时间，提高了填料散热性能。
3.1.4冷却流道凹凸面加深
原PVC填料的纵向S形填料凹凸面是5.1mm，改良增加到7.6mm（见图3）。这样填料的冷却面积明显增大。由原先单张的1.45㎡增加到改良后的1.61㎡，冷却面积增幅达11%。填料冷却面积的加大冷却效能就会明显增强。
3.1.5提高冷却填料断面风速
据资料介绍横流式PVC填料冷却的最佳断面风速V=2.2∽3.0m/s时，能达到一个最佳的冷却效果。我们原PVC填料其空气冷却流道为13.4mm（见图3）,此填料经过我们测试，结果实际的风速为2.1m/s。在前面的结构简述中讲到，混流型蒸发式冷凝器其有两个空气流道方向，即冷凝盘管上方及PVC填料侧部。当我们掩盖冷凝盘管上方的空气流道时，那经过下面填料的冷却空气流势必会加速。用这样的方式来测试时，在风速达2.8m/s时，结果有直径0.5mm的小水滴带出。通过以上的验证分析，我们就对填料断面风速的设计选择上有了一个上控制点，也就是风速掠过填料表面时不能超过2.8m/s的速度。经过改良的PVC填料空气冷却流道为10.9mm（见图3），按理论上的计算分析通过填料的风速会达2.6m/s。但实测下来的风速为2.5m/s。观察水膜在填料表面流淌状况也较佳，无出现水珠飘逸的现象。提高填料断面的冷却风速，就会明显提高水的冷却效果。
3.1.6控制了填料表面的结垢率
改良后填料的空气冷却流道减窄到10.9mm而其填料的断面风速加快到2.5m/s。这样就减少了藻类在填料表面生长的可能性及空气中粉尘在填料表面的粘附性，减少了填料表面的结垢概率。
3.1.7填料外形状的改良使冷却面积得到充分的利用
原PVC填料为长方形，现改良后的PVC填料为平行四边形。通过图4对比可以看出原PVC填料为直角边，上下层填料搭接处有明显的台阶状，水在风的牵引作用下会形成填料上有未被水覆盖的区域情况，出现了冷却填料的水膜冷却死角问题，形成填料无效的冷却面积现象。经过改良的冷却填料其外形为平行四边形，进风及出风端斜面搭接成一线，水在风的牵引下，填料表面会形成斜形的冷却水线，这样就十分完美地利用了填料的冷却面积。
3.2改良前后的PVC填料在同一制冷系统中的运行对比及测试结果
联化科技股份江苏有限公司共有四个冷冻机房，其中南机房2006年建成。采用LG20螺杆制冷压缩机一台，配套上海宝丰机械制造有限公司生产的SPL-1490型蒸发式冷凝器一台（用原PVC填料）。2007年10月因生产规模扩大、原有的冷冻系统需要增添。即新增一台LG20螺杆制冷压缩机并再配上海宝丰机械制造有限公司生产的SPL-1490型蒸发式冷凝器一台（用改良后的PVC填料）。其扩建后的整个制冷系统共同担负一个盐水池的降温任务（盐水温度-7℃）。表1为2007年11月22日在联化科技股份江苏有限公司机房的测试数据对比表。
表1 更换填料后的蒸发式冷凝器参数和性能对比
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项目 |
原SPL-1490蒸发式冷凝器
采用原PVC填料 |
现SPL-1490蒸发式冷凝器
采用改良后的PVC填料
（填料于2008年申请专利
专利号：200820153161.4） |
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水泵流量及台数 |
140m3/h×1台 |
140m3/h×1台 |
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风机风量及台数 |
87000 m3/h×2台 |
87000 m3/h×2台 |
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填料 |
冷却面积（㎡） |
1160㎡ （ 800片） |
1288㎡（比原增加11%） |
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外形状（mm） |
长方形 |
平行四边形 |
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片距（mm） |
18.5mm |
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规格尺寸及片厚（mm） |
1230×500×0.35mm |
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空气冷却流道（mm） |
13.4 mm |
10.9 mm |
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气候条件 |
干球温度 11.5℃ |
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湿球温度 9℃ |
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压缩机运行参数 |
冷凝压力 0.98MPa（表压） |
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吸气压力 0.17MPa（表压） |
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测试数据 |
填料进水温度 |
26℃ |
26℃ |
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填料出水温度 |
21℃（水盘水温） |
20.5℃（水盘水温） |
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日期 |
2007年11月22日 星期四 |
4 结论
经过连续的运行测试对比，发现采用改良的PVC填料，循环水温比原来降低了0.5℃。经换算这样每小时多排放的热量为：
140m3×1000kg/ m3×4.182kJ/kg.℃×0.5℃=292740kJ
通过以上数据显示对PVC填料的改良后在同等的气候条件及设备条件下、冷凝器多带走了292740kj/h的热量。另外由于冷却水温的降低，增大了冷却水和冷却盘管的传热温差，更强化了蒸发式冷凝器的传热效果。所以PVC填料的改良是成功的、有效的，其带来的节能效应也是显著的。 |
