冷却技术范文10篇

冷却技术范文篇1

关键词:新能源汽车;动力电池;冷却技术

新能源汽车的研发，通过电力能源取代传统燃油能源，可有效实现能源的节约，减少尾气排放，进一步符合我国节能环保工作的开展。此外，在汽车充电桩设施的布局下，可满足新能源汽车的续航需求，为电力能源与机械能源之间的转换提供基础保障。但电池装置在长时间驱动状态下，电能与热能之间的比例将呈现出负增长现象，当电池热能的产生高于热能输出时，则将加剧电力能源的损耗，缩减电池装置的使用寿命。电池冷却技术的应用，则可为电池装置进行热量管理，通过不同技术工艺、介质材料等，及时将电池装置产生的热量进行分散，以提高电池生命周期，为企业创造更大的经济利润。

一、新能源汽车动力电池概述

所谓新能源汽车动力电池，就是为新能源汽车提供动力的一种电源。就目前的市场来看，用来为新能源汽车提供动力的电源主要包括镍氢电池、铅酸电池、燃料电池和锂电池。以下是对几种常见的新能源汽车动力电池所进行的分析:

(一)镍氢电池

这种蓄电池的性能十分良好，具体应用中，可按照高压镍氢电池以及普通镍氢电池来进行划分。在新能源汽车中，该动力电池的主要应用优势是放电功率大、记忆效应小、使用寿命长、可循环使用。凭借着这些优势，这种动力电池已经在很多新能源汽车制造企业中得到了广泛应用。目前，这种蓄电池的发展已经比较成熟，我国也在其原材料加工方面具备了较为成熟的技术。因此，在新能源汽车的生产，这种蓄电池已经成为一个主要的动力来源方向。

(二)铅酸电池

就目前的新能源汽车动力电池市场来看，最具完善性且具备最成熟技术的就是铅酸电池。虽然此类电池在应用中存在技术水平不足、环保效果不佳等的问题，但是这种动力电池依然在新能源汽车中具备较好的发展前景。伴随着科学技术地不断发展，铅酸电池在技术方面也得到了不断优化，目前，其放电功率已经由原来的20Wh/kg提升到了现在的40Wh/kg，且使用寿命也实现了进一步延长，由原来的放电300次左右提升到了放电4000次以上。另外，当今的铅酸电池回收技术发展也十分迅速，该技术的发展让铅酸电池回收与再利用率超过了90%，有效解决了废弃铅酸电池污染环境等问题。由此可见，此类动力电池的研究正在朝着技术型和环保型的方向发展，而其发展空间也将越来越大。

(三)燃料电池

燃料电池的主要工作原理是实现化学能到电能的转化，它属于一种化学装置，所以人们也将此类电池称为电化学发电器。新能源汽车生产和制造的过程中，燃料电池的主要优势不仅仅是很高的工作效率，同时其有害气体排放量以及噪声污染等都非常小。凭借着这些优势，这种动力电池在当今的新能源汽车制造领域中具有很大的发展空间。相比较西方的很多发达国家而言，我国在燃料电池方面的技术水平目前依然有待提升，无论是技术方面还是配套设施方面都有待进一步完善，其技术的设计与研发也存在较大难度。这就需要相关企业、研究人员和技术人员加大力度对此类动力电池进行研究，及时掌握其关键技术，使其在我国的新能源汽车上得以良好应用。

(四)锂电池

伴随着当今微电子技术的不断发展，锂电池也开始投入了大规模的生产与制造中。这种动力电池主要是将锂金属或锂合金用作阳极材料，对非水形式的电解质溶液加以科学应用，进而制造的一种新型蓄电池。将锂电池用作新能源汽车中的动力电池，其应用优势将十分显著，通过研究发现，这种动力电池的比功率可以达到1600Wh/kg，比能量可以达到150Wh/kg。另外，在我国电能技术的不断发展与完善中，这种动力电池的各项技术参数也在不断提升。就目前来看，锂电池的一个主要研究与发展方向是聚合物形式的锂电池，此类动力电池可按照三元锂电池以及锰酸锂电池等来进行划分，不同锂电池的应用性能并无很大差别，都可以在新能源汽车中加以合理应用，以此来实现新能源汽车动力的有效提供。由此可见，在我国的新能源汽车发展中，锂电池也是其动力电池的一个重要选择。

二、新能源汽车动力电池的冷却技术分析

就目前来看，在新能源汽车动力电池的具体应用中，其冷却技术主要包括气体介质冷却技术、液体介质冷却技术、相变介质冷却技术、热电制冷技术以及热管制冷技术。以下是对这几种主要冷却技术所进行的分析:

(一)气体介质冷却技术

气体介质冷却技术，主要是以空气作为热量传输介质，通过热能的热传递效应，令电池组实现降温处理。从整个构造来看，以空气为基础的介质在实现冷却功能时，整体结构较为简便，且机械化运作特点无须占用过多的资源，提高后期维护质量。通过对电池组所产生热力能源，界定出热量预期传递指标，保证系统在实现某一项功能指令时，可针对舱室以及不同结构进行针对化的热管理，进一步确保空间降温的时效性。从工作原理来看，气体介质冷却主要是依托车厢内风机设备或与空气调节装置相关联的机构为载体，实现能源的热传递:外部空气→风机→车厢空气调节装置→车身(动力电池组)→排气系统。从目前技术研发形式来看，受到汽车结构、汽车动力等方面的影响，在对气体介质冷却技术进行参数界定时，也呈现出一定的差异性。例如，科学家通过电池组外部空气流通速率，对电池组在车辆内的空间布局进行设定，以得出电池冷却的最大效率值;通过强制冷风处理模式，对电池组进行均衡式降温处理，在均匀性的冷却机制下，可对发热点进行均衡式降温，以提高实际降温速率;通过流体力学界定出不同气流层在实际导出过程中，气流分层与电池温度输出比值存在的线性关系，以得出不同送风形式对电池组温度所造成的相关影响。［1］

(二)液体介质冷却技术

液体介质冷却技术是以液态物体为介质，通过热传递实现对电池组的降温处理。与常见的气体介质相比，液体介质具有更高的比热容，且同体积吸取的热能较多，可有效提高系统换热效率。按照工作形式来看，液体介质的冷却可分为接触型冷却与非接触型冷却两种。接触型冷却是指电池组与冷却液体直接接触，通过将电池模块沉浸到液体中，令液体对电池组所产生的热量进行无差别吸收，以达到物理降温的效果。非接触型冷却则是指在电池组周围设定具有一定组织结构的冷却装置，液体通过在冷却装置中的循环流动，吸取电池组所产生的热量，这样一来，便可最大限度地对热量进行传递，此类冷却机制无须液体与电池组之间接触，在一定程度上增强冷却工作的稳定性效用。一般来讲，冷却介质多为乙醇物质、水的混合物。对于液体介质冷却技术的发展形势来看，液体冷却大多是以剂料组成、冷却结构等为主，通过介质与结构的同步优化，令整个冷却工作的开展具有针对性，乙二醇为介质的液体冷却体系，在实际应用过程中，可通过介质的多次循环，令整项温度调控实现规范化运作，这样一来，便可最大限度增强系统冷却效率，令电池组在固有极限值之下实现高效率运行。目前，液体冷却技术的实现多以冷却组、管道、液体介质流量等为主，通过对不同影响因素进行设定，分析出在某一类运行工下，液体冷却技术在具体落实中呈现出的功能属性。我国学者通过分析氢氟醚介质与其他液体介质之间的冷却效率，得出在同等对流传热机制下，液体介质发生相变所产生的冷却效能，可将整个温度维系在35℃～38℃的恒定范畴内，这样便可在冷却介质的冷却循环内，确保电池组温度值的降低呈现出恒定状态，以此来增强电池组的实际应用性能，保证其在固有生命周期内发挥出更大的价值。然而，液体介质冷却技术也存在一定的使用劣势，例如，非接触冷却工艺所搭载的金属设备，在整个系统运行过程中，将对系统能量产生一定的消耗，降低电池能源的供电性能;接触型冷却工艺在运行过程中，如果电池外部结构产生破损，将造成严重的安全事故。为此，在采用液体介质冷却技术时，必须从多个角度分析出当前工况操作形式下，冷却技术所能达到的最大冷却效果，然后结合汽车运行原理，真正实现节能化操作，增强电池组的使用寿命。［2］

(三)相变介质冷却技术

相变介质冷却技术作为近年来新兴的电池冷却工艺，其主要是通过相变材料，对当前系统存在的温度变化趋势进行分析，界定出不同操控工序下，能源转换所应具备的消耗值，然后结合材料本体的可塑性能，对电池组所产生的能量进行转换与释放，以保证电池组运行的稳定性。从技术发展形势来看，相变介质冷却技术的实现可进一步提高电池组的温控性能，整个系统所产生的热量可通过吸收与传递实时导出到外部，以提高系统热传递系数，为汽车稳定运行提供基础保障。与此同时，以相变介质为驱动的冷却技术，在具体应用过程中，可摒弃复杂的驱热系统，即为无须风机设备的驱动支持，便可实现低成本运行。此外，相变材料的应用，可有效解决局部温度过高的问题，令电池组实现整体均衡化降温。我国学者采用泡沫铜—脂肪烃蜡油作为管理系统，对新能源动力汽车的锂离子电池损耗情况进行模型建构，以验证不同工况下，冷却系统在具体实现某一项冷却功能时，其所能达到的最优比值。经过实践表明，以泡沫铜—脂肪烃蜡油为介质冷却系统，其所产生的性能参数明显高于空冷系统，且在低温条件下，电池工作所产生的温度系数呈现出离散属性，并且温度差值更为平均，局部发热问题的产生概率极低。国外研究学者则是在电池组上设定PCM模块，通过系统自动化监测，当电池组达到一定数值时，相变材料本体所设定的温度系数将随着系统温度的提升对热量及时导出，且此类温度变化进一步反映出材料的可塑属性，令温度在固定指标下得以散热处理。

(四)热电冷却技术

热电冷却技术主要是以电子元件为载体，通过热电发生反应，使得电池在运行过程中产生的热能进行电能转换，这样便可将余热当成是能源的重要驱动，进而作用到设备制冷器装置中，进行散热处理。国外学者针对热电冷却技术，研发一种热泵供给系统(BTMS)，通过分析新能源汽车动力电池的锂离子在不同环境下呈现出的放电属性，得出在恒流放电模式下，锂离子的放电速率建模参数显示，与预设的热响应、能耗等相符合，其也证明了BTMS的可应用性能。Esfahanian等人则是在原有的热电技术上进行优化处理，通过空冷热原理的应用，进一步得出空间制温体系。在实践表明下，动力电池的外界环境如果高于42℃时，则电池温度将自动进行恒温处理，以保证电池组在35℃的最佳工作状态下。我国学者在原有的热电制冷技术之上，提出制冷器与热管理系统相结合的规划，通过实践证实，在恒流的放电频率下，制冷器可将电池组的温度恒定38℃以内，且作用到不同串联电池组上，其所形成的温度差值低于1℃。对于热电制冷技术来讲，在不同设备载体中，其均需要对电池组本体进行一个恒温设定，这样才可最大限度保证在生命周期内，电池组使用寿命的最大化。

(五)热管冷却技术

热管冷却技术是通过填充相变介质的密封空心管装置，经由蒸发机构、冷凝机构，对电池组所产生的热能进行一系列的循环转化，实现制冷。热管冷却技术的工作原理，在运行过程中，以蒸发机构对电池组所产生的热量进行吸收，然后将此类热能作用到空心管内的液体介质中，使内部液体汽化。当液体汽化时，其所产生的气体将在密封空心管内产生一定的反作用气压，气体在下降势能的作用下，将导入到冷凝机构中，经过冷凝机构的液化处理，将把蒸汽机构所产生的气体转换为液体，然后经由循环装置流回到蒸发装置中，进而为后续汽化—液化的循环提供反应介质。从具体应用形式来看，热管冷却技术大多集中在模型优化体系中，即为以性能为主导的模型评价，通过各类数据信息的整合，界定出不同反应介质下数据参数与实际参数所呈现出的误差值，这样便可通过数据信息反映出热管冷却技术的冷却效果。对此，国外学者通过实验平台，分析出在单管热冷却技术下的锂电池冷却效能，通过不同温度的测定下，得出采用低流量的冷却环境，可更加快速地实现降温，这是由于同一阶段的低温环境中，冷却机构可更为容易吸收热量，且温差效果不会对固有温度指标造成较大的影响，以确保温度的精度控制。我国学者则是通过对热管长度、内部机构组成、喷雾模式等方面，分析出不同工况下电池组的冷却效率，通过实践研究表明，界定出热管长度、喷雾指标与电池组冷却具有一定的线性关系，即为热管长度越大、喷雾效率越高，则电池组的冷却效率越快，但上述两种反应模式的优化，将占据较大的空间资源、能源耗用资源。部分学者研究热动力电池下不同冷却技术的实际应用性能，通过分析比对，查证出冷却性能高低依次为热管冷却技术＞液体介质冷却技术＞空气介质冷却技术。在热管冷却技术的支持下，电池组的最佳温度可持续更长的时限，且不同电池组的温度差值较小，以增强电池的实际效能。

结语

综上所述，电池作为新能源汽车运行的驱动部件，通过电力能源的中枢供给，为汽车运行提供动力。对于整个电力供给系统而言，汽车动力电池在供应过程中呈现出一定的消耗性，其所产生的热能在一定程度上将耗损电池组装置的使用寿命。对于此，必须针对使用形式，分析出不同冷却技术的应用属性，进而为整项冷却工作的开展提供基础保障。

参考文献:

［1］蒋乐，张恒运，吴笑宇．电动汽车锂离子电池散热技术研究［J］．农业装备与车辆工程，2019，57(12):19-22．

冷却技术范文篇2

关键词地铁喷雾冷却冷水机组喷雾间接蒸发冷却冷凝器

0引言

近年来,我国大力发展城市轨道交通,尤其鼓励地铁的发展,继北京、上海、广州、深圳多条地铁线开通运营后,很多大型城市正在或即将修建地铁,由于地铁站空调系统需要对冷却水进行降温,因此,在地铁建设中不可避免会涉及冷却塔的设置问题。由于地铁线路所经过的区域多是城市繁华地带,地面上设置冷却塔的空间有限或根本没有,将冷却塔安装在地面上不仅影响城市景观和规划,而且给周围环境带来噪声污染和卫生隐患。因此,研究地铁专用的冷却器替代目前设置在地面的冷却塔,对解决地铁冷却塔设置的问题具有现实意义。

目前地铁空调冷却水系统中所采用的冷却塔是针对设置在室外进行设计制造的,分为横流式和逆流式两种,冷却塔体积巨大,塑料填料间距很小,安装于地铁排风通道中必然影响地铁排风;为避免冷却水被外界空气污染,冷却水不宜与外界空气接触,因此,普通开式冷却塔不宜用于地铁空调系统,而封闭式冷却塔和蒸发式冷凝器由于换热效率等问题而不适合在地铁站中使用,本文提出新型闭式喷雾冷却器和新型喷雾冷凝器两种方案,并对其进行简要分析。

1喷雾冷却技术研究成果

自Maclaine-cross和Banks建立间接蒸发冷却计算模型以来,国内外专家学者以此为基础对喷雾间接蒸发冷却技术进行了大量的研究。杨强生等人基于Merkel方程,实验研究了喷雾空气冷却器的传热传质过程,通过回归的方法得到容积散质系数的关联式[1]。梅国晖等人研究了高温表面喷雾冷却传热系数、气水雾化喷嘴最佳气水比和喷射方向对喷雾冷却换热的影响,研究表明,喷雾冷却过程存在最佳气水比,但最佳气水比不是固定不变的,它随着水压的增加而减小;在低水流密度下,喷射角90°处喷雾传热系数最大,其他喷射角度的传热系数大致以喷射角90°处对称,在高水流密度下,随喷射角度增加而显著增加[2-4]。刘振华通过数值计算方法讨论了液滴与空气速度比和喷雾条件之间的相互关系,认为在自由射流情况下,速度比的变化使流体形成在喷嘴附近的非稳定区和下游的稳定区,在均一流情况下则不存在非稳定区,在稳定区内速度比与模型类别、喷雾距离和初始速度无关;在喷雾距离大于0.5m后,可认为速度比进入稳定区,其大小取决于液滴直径和空气冲击速度,空气冲击速度越大,速度比越接近1,液滴直径越小;液滴直径小于100μm,可认为速度比等于1,对工程计算没有影响[5]。JunghoKim详尽研究了喷雾冷却的传热机理和目前喷雾冷却模型的优缺点,研究了物体表面形状、喷雾倾斜角度和重力对喷雾冷却的影响[6]。最近,美国国家航空航天局的EricA.Silk等人研究了3种强化表面的喷雾冷却效果和喷射倾斜角度(喷射轴向与物体表面法向夹角)对喷雾冷却的影响,在喷雾温度为20.5℃时,分析了冷却水管采用3种不同肋片表面对冷却效果的影响,研究表明,相对于平表面而言,直肋片表面热流密度最大,且喷射倾斜角度为30°时,热流密度可提高75%[7]。

2喷雾冷却与淋水冷却的比较

2.1能耗比较

开式喷雾通风冷却塔由于采用喷雾装置,改变了机械通风冷却塔的工艺结构,不需要淋水填料,所需的风机功率很小甚至不需要风机,因此,节省设备的初投资和运行维护费用,表1是一种喷雾冷却塔与机械通风冷却塔能耗比较[8]。

2喷雾冷却与淋水冷却的比较

2.1能耗比较

开式喷雾通风冷却塔由于采用喷雾装置,改变了机械通风冷却塔的工艺结构,不需要淋水填料,所需的风机功率很小甚至不需要风机,因此,节省设备的初投资和运行维护费用,表1是一种喷雾冷却塔与机械通风冷却塔能耗比较[8]。

从表1可以看出,当冷却水量从75m3/h增加到700m3/h时,在没有考虑普通冷却塔配套设施能耗和运行费用的基础上,喷雾冷却塔与相应规格的机械通风冷却塔相比,综合节能效率在30%~50%之间,喷雾冷却效益显著。

喷雾冷却器设置在地铁排风通道内,水雾与冷却器表面的换热量最终必须由通道内排风带走,因此,空气的温湿度决定了冷却器的换热效果,而通道内空气的温湿度与室外空气温湿度差别很大,因此,实现相同排热量所需冷却器的体积相对会大一些,相应设备功率会增大,这样,不可避免地要增加部分能耗和初投资及运行费用。

由于冷却塔设置在地铁排风通道内,必然会造成通道的排风断面减小,排风阻力增大,由局部阻力计算公式可知,局部阻力与通道的局部阻力系数和速度的二次幂的乘积成正比,当通道排风断面减小一半时,则局部阻力将为原来的4倍,因此,要实现相同排风量,排风机的功率可能会增大。

2.2费用比较

假定某地铁制冷站冷却塔选用横流式冷却塔,型号为DBHZ2—600,9.6万元/台,设计进、出口水温分别为37℃/32℃,湿球温度为28℃,占地面积43m2,高度为3.61m,风机功率为12kW,风量为351m3/h,A声级噪声为56.6dB;循环水泵选用1台轴流泵,流量为400m3/h,功率为7.5kW,凝结水泵选用1台轴流泵,流量为750m3/h,功率为3kW,水泵费用为0.75万元;循环水泵运行费用为5.58万元/a,凝结水泵运行费用为2.23万元/a(电费为0.85元/(kWh),水费为2.8元/t,水、电价来自于重庆市自来水公司和重庆市电力公司;冷却塔和水泵信息来自阿里巴巴网2007-3-15报价)。

冷却塔的运行费用包括水泵的运行费用和补给水的费用,要维持冷却系统正常运转,需定期补给循环水,年补给水量ΔL为[9]

式中Q为冷却水的循环量,t/h;K为系数,取0.14;h为冷却塔全年运行时间,h;m为冷却倍率,取60。

假定系统全天运行24h,一年按365d计算,求得年补给水量应为66225.6t,年补水费为18.54万元,冷却塔风机年运行费用为8.94万元,则冷却塔年运行费用为35.29万元。假设采用喷雾冷却的设备费用与采用机械通风冷却塔的设备费用相同,但由于喷雾所需水量为机械通风的补水量的5%,因此,在不考虑冷却塔运行费用的基础上,仅系统补水水费一项就可节约17万元左右。

2.3耗水量比较

如上所述,假定某地铁制冷站采用机械通风冷却塔时需要冷却水量为600m3/h,配套冷却塔进、出口水温为37℃/32℃。假定喷雾温度为34℃,含湿量为34.94g/kg,蒸发率为0.6~0.8,那么喷雾速率1.8~2.4kg/s就可实现冷却水降温,全年所需水量为1763~2645t。若采用机械通风冷却塔,如上述计算可知,年补水量为66225.6t,同样,采用喷淋水冷却时,按相关规范,最小喷淋水量为100kg/(m3·h),远远大于喷雾冷却所需水量[10],因此,单从耗水量而言,冷却方式宜采取喷雾冷却。

3喷雾间接蒸发冷却器与喷雾间接蒸发冷却冷凝器

3.1喷雾间接蒸发冷却器

喷雾冷却塔与普通机械通风冷却塔不同之处在于喷雾装置的应用,喷雾装置是一种射流元件,是喷雾冷却塔的核心部件,它取代了传统冷却塔的填料和风机,通过喷嘴产生的内旋流作用,有效地保证了低压状态的雾化度,利用低压液流通过旋流雾化喷头形成雾化,喷雾流的反作用力推动它作反向旋转,产生由下部吹向雾流的风力,雾化水滴与进塔空气在雾化状态条件下进行换热,达到预期的降温效果[8]。

喷雾冷却塔结构简单,质量轻,噪声低,耐腐蚀,不易堵塞,使用寿命长,除了省却风机、填料,降低成本费用外,还降低了塔体的自重,减少由填料阻塞引起的冷却塔维修,冷却效果稳定,但是由于它和普通开式冷却塔一样与外界空气直接接触,不能保证冷却水水质,而且冷却效果易受空气参数影响。

封闭式冷却塔由于冷却水在处理过程中不与外界空气接触,冷却水质不会受到外界的污染,但地铁空调系统中如果采用喷淋水来冷却封闭式冷却塔内的冷却水,不仅冷却效果劣于普通开式冷却塔,冷却塔的体积非常大,而且由于存在大量的飘逸损失,喷淋水用水量大,与将冷却塔设置在地面相比得不偿失,因此,综合喷雾冷却塔和封闭式冷却塔的优点,本文提出了一种新型的封闭式喷雾冷却器。

喷雾间接蒸发冷却器利用气水雾化喷嘴将经过处理的少量水雾化,喷到冷却器表面,形成一层均匀水膜,通过水膜蒸发实现冷却器内部冷却水降温。它既能保证冷却水不受污染,又能达到冷却效果,而且由于喷雾所用的水经过适当的处理,不会堵塞喷雾装置,能缓解冷却盘表面结垢问题。喷雾间接蒸发冷却器研究的核心问题是雾化效果和水膜的完整性、均匀性和厚度。

3.2喷雾间接蒸发冷却冷凝器

蒸发式冷凝器是目前制冷系统中常用的一种间接蒸发冷却设备,主要特点是耗水量少,节电和结构紧凑,占地面积小,热效率高。一般水冷式冷凝器每kg冷却水能带走4~6kJ的热量,而蒸发式冷凝器每kg水蒸发能带走约580kJ的热量,所以蒸发式冷凝器的理论耗水量只有一般水冷式冷凝器的1%。考虑冷却水的飞溅以及蒸发、溢水等损失,实际耗水量约为一般水冷式冷凝器循环水量的5%~10%。

由于喷雾冷却能在冷却器表面形成相对完整均匀的水膜,冷却效率更高,所需水量少,目前喷雾冷却多用于高温物体表面的冷却降温,因此,研发一种耗水量少的新型喷雾间接蒸发冷却冷凝器,可以解决地铁空调系统设置冷却塔的问题。

该方案的最大优势在于不用设置冷却塔,节省冷却塔及配套设施的初投资和运行产生的环境问题,采用喷雾冷却的方法,由于所需的水量很少,喷雾水源问题就很容易解决,可以对喷雾所用的水进行软化处理,防止堵塞喷雾装置和缓解冷凝器表面结垢。

喷雾间接蒸发冷却冷凝器实质上是本文所述喷雾间接蒸发冷却器的一个改进方案,要开发它,除了要解决闭式喷雾冷却器的雾化效果,水膜均匀性、完整性和厚度等问题以外,还必须与厂商协商设置冷凝器与冷水机组设备接口,对管道进行保温,研究冷凝器与机组距离对系统其他设备性能的影响,确定机组性能随二者间距变化的曲线,这其中涉及系统压力损失、制冷剂压力与机组压力匹配等问题。

4结论

本文的两种方案可实现地铁空调系统冷却塔不设在城市地面上的设想,能节省目前冷却水系统中部分辅助设备的初投资和运行费用,机组制冷量越大,节水效益越明显,特别是在缺水地区,该项技术的效益更为明显,但是,还有以下问题需要解决:

1)保证喷雾压力的相对稳定,维持运行压力在适当范围内,使冷却效果不受流量变动等的影响。

2)研发一套喷雾装置,使换热器表面水膜完整、均匀,且厚度很小,通过该装置实现间歇喷雾冷却,建立喷雾评价指标体系。

3)研发换热效率高、空气侧阻力小的新型换热器。

4)建立喷雾间接蒸发冷却器性能评价指标体系。

5)喷雾水软化处理,缓解冷却器表面结垢。

6)解决喷雾冷却冷凝器与机组的集成问题及建立相应的评价指标体系。

参考文献:

[1]杨强生,铙钦阳,范云良.喷雾强化空气冷却器的实验研究[J].上海交通大学学报,1999,33(3):313-317

[2]梅国晖,武荣阳,孟红记,等.气水雾化喷嘴最佳气水比的确定[J].钢铁钒钛,2004,25(2):49-51

[3]梅国晖,孟红记,谢植.喷射方向对喷雾冷却换热的影响[J].东北大学学报:自然科学版,2004,25(4):374-377

[4]梅国晖,武荣阳,孟红记,等.高温表面喷雾冷却传热系数的理论分析[J].冶金能源,2004,23(6):18-22

[5]刘振华.微细喷雾时喷雾气流中液滴和空气速度比的研究[J].上海交通大学学报,1996,30(3):97-102

[6]KimJungho.Spraycoolingheattransfer:thestateoftheart[J].InternationalJournalofHeatandFluidFlow,2007,28(4),753-767

[7]SilkEA,KimJungho,KigerK.Spraycoolingofenhancedsurfaces:impactofstructuredsurfacegeometr

yandsprayaxisinclination[J].InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2006,49(25):4910-4920

[8]胡国林,李丽萍.一种新型喷雾通风冷却塔[J].给水排水,2001,27(4):90-91

冷却技术范文篇3

关键词地铁喷雾冷却冷水机组喷雾间接蒸发冷却冷凝器

0引言

近年来,我国大力发展城市轨道交通,尤其鼓励地铁的发展,继北京、上海、广州、深圳多条地铁线开通运营后,很多大型城市正在或即将修建地铁,由于地铁站空调系统需要对冷却水进行降温,因此,在地铁建设中不可避免会涉及冷却塔的设置问题。由于地铁线路所经过的区域多是城市繁华地带,地面上设置冷却塔的空间有限或根本没有,将冷却塔安装在地面上不仅影响城市景观和规划,而且给周围环境带来噪声污染和卫生隐患。因此,研究地铁专用的冷却器替代目前设置在地面的冷却塔,对解决地铁冷却塔设置的问题具有现实意义。

目前地铁空调冷却水系统中所采用的冷却塔是针对设置在室外进行设计制造的,分为横流式和逆流式两种,冷却塔体积巨大,塑料填料间距很小,安装于地铁排风通道中必然影响地铁排风;为避免冷却水被外界空气污染,冷却水不宜与外界空气接触,因此,普通开式冷却塔不宜用于地铁空调系统,而封闭式冷却塔和蒸发式冷凝器由于换热效率等问题而不适合在地铁站中使用,本文提出新型闭式喷雾冷却器和新型喷雾冷凝器两种方案,并对其进行简要分析。

1喷雾冷却技术研究成果

自Maclaine-cross和Banks建立间接蒸发冷却计算模型以来,国内外专家学者以此为基础对喷雾间接蒸发冷却技术进行了大量的研究。杨强生等人基于Merkel方程,实验研究了喷雾空气冷却器的传热传质过程,通过回归的方法得到容积散质系数的关联式[1]。梅国晖等人研究了高温表面喷雾冷却传热系数、气水雾化喷嘴最佳气水比和喷射方向对喷雾冷却换热的影响,研究表明,喷雾冷却过程存在最佳气水比,但最佳气水比不是固定不变的,它随着水压的增加而减小;在低水流密度下,喷射角90°处喷雾传热系数最大,其他喷射角度的传热系数大致以喷射角90°处对称,在高水流密度下,随喷射角度增加而显著增加[2-4]。刘振华通过数值计算方法讨论了液滴与空气速度比和喷雾条件之间的相互关系,认为在自由射流情况下,速度比的变化使流体形成在喷嘴附近的非稳定区和下游的稳定区,在均一流情况下则不存在非稳定区,在稳定区内速度比与模型类别、喷雾距离和初始速度无关;在喷雾距离大于0.5m后,可认为速度比进入稳定区,其大小取决于液滴直径和空气冲击速度,空气冲击速度越大,速度比越接近1,液滴直径越小;液滴直径小于100μm,可认为速度比等于1,对工程计算没有影响[5]。JunghoKim详尽研究了喷雾冷却的传热机理和目前喷雾冷却模型的优缺点,研究了物体表面形状、喷雾倾斜角度和重力对喷雾冷却的影响[6]。最近,美国国家航空航天局的EricA.Silk等人研究了3种强化表面的喷雾冷却效果和喷射倾斜角度(喷射轴向与物体表面法向夹角)对喷雾冷却的影响,在喷雾温度为20.5℃时,分析了冷却水管采用3种不同肋片表面对冷却效果的影响,研究表明,相对于平表面而言,直肋片表面热流密度最大,且喷射倾斜角度为30°时,热流密度可提高75%[7]。

2喷雾冷却与淋水冷却的比较

2.1能耗比较

开式喷雾通风冷却塔由于采用喷雾装置,改变了机械通风冷却塔的工艺结构,不需要淋水填料,所需的风机功率很小甚至不需要风机,因此,节省设备的初投资和运行维护费用,表1是一种喷雾冷却塔与机械通风冷却塔能耗比较[8]。

2喷雾冷却与淋水冷却的比较

2.1能耗比较

开式喷雾通风冷却塔由于采用喷雾装置,改变了机械通风冷却塔的工艺结构,不需要淋水填料,所需的风机功率很小甚至不需要风机,因此,节省设备的初投资和运行维护费用,表1是一种喷雾冷却塔与机械通风冷却塔能耗比较[8]。

从表1可以看出,当冷却水量从75m3/h增加到700m3/h时,在没有考虑普通冷却塔配套设施能耗和运行费用的基础上,喷雾冷却塔与相应规格的机械通风冷却塔相比,综合节能效率在30%~50%之间,喷雾冷却效益显著。

喷雾冷却器设置在地铁排风通道内,水雾与冷却器表面的换热量最终必须由通道内排风带走,因此,空气的温湿度决定了冷却器的换热效果,而通道内空气的温湿度与室外空气温湿度差别很大,因此,实现相同排热量所需冷却器的体积相对会大一些,相应设备功率会增大,这样,不可避免地要增加部分能耗和初投资及运行费用。

由于冷却塔设置在地铁排风通道内,必然会造成通道的排风断面减小,排风阻力增大,由局部阻力计算公式可知,局部阻力与通道的局部阻力系数和速度的二次幂的乘积成正比,当通道排风断面减小一半时,则局部阻力将为原来的4倍,因此,要实现相同排风量,排风机的功率可能会增大。

2.2费用比较

假定某地铁制冷站冷却塔选用横流式冷却塔,型号为DBHZ2—600,9.6万元/台,设计进、出口水温分别为37℃/32℃,湿球温度为28℃,占地面积43m2,高度为3.61m,风机功率为12kW,风量为351m3/h,A声级噪声为56.6dB;循环水泵选用1台轴流泵,流量为400m3/h,功率为7.5kW,凝结水泵选用1台轴流泵,流量为750m3/h,功率为3kW,水泵费用为0.75万元;循环水泵运行费用为5.58万元/a,凝结水泵运行费用为2.23万元/a(电费为0.85元/(kWh),水费为2.8元/t,水、电价来自于重庆市自来水公司和重庆市电力公司;冷却塔和水泵信息来自阿里巴巴网2007-3-15报价)。

冷却塔的运行费用包括水泵的运行费用和补给水的费用,要维持冷却系统正常运转,需定期补给循环水,年补给水量ΔL为[9]

式中Q为冷却水的循环量,t/h;K为系数,取0.14;h为冷却塔全年运行时间,h;m为冷却倍率,取60。

假定系统全天运行24h,一年按365d计算,求得年补给水量应为66225.6t,年补水费为18.54万元,冷却塔风机年运行费用为8.94万元,则冷却塔年运行费用为35.29万元。假设采用喷雾冷却的设备费用与采用机械通风冷却塔的设备费用相同,但由于喷雾所需水量为机械通风的补水量的5%,因此,在不考虑冷却塔运行费用的基础上,仅系统补水水费一项就可节约17万元左右。

2.3耗水量比较

如上所述,假定某地铁制冷站采用机械通风冷却塔时需要冷却水量为600m3/h,配套冷却塔进、出口水温为37℃/32℃。假定喷雾温度为34℃,含湿量为34.94g/kg,蒸发率为0.6~0.8,那么喷雾速率1.8~2.4kg/s就可实现冷却水降温,全年所需水量为1763~2645t。若采用机械通风冷却塔,如上述计算可知,年补水量为66225.6t,同样,采用喷淋水冷却时,按相关规范,最小喷淋水量为100kg/(m3·h),远远大于喷雾冷却所需水量[10],因此,单从耗水量而言,冷却方式宜采取喷雾冷却。

3喷雾间接蒸发冷却器与喷雾间接蒸发冷却冷凝器

3.1喷雾间接蒸发冷却器

喷雾冷却塔与普通机械通风冷却塔不同之处在于喷雾装置的应用,喷雾装置是一种射流元件,是喷雾冷却塔的核心部件,它取代了传统冷却塔的填料和风机,通过喷嘴产生的内旋流作用,有效地保证了低压状态的雾化度,利用低压液流通过旋流雾化喷头形成雾化,喷雾流的反作用力推动它作反向旋转,产生由下部吹向雾流的风力,雾化水滴与进塔空气在雾化状态条件下进行换热,达到预期的降温效果[8]。

喷雾冷却塔结构简单,质量轻,噪声低,耐腐蚀,不易堵塞,使用寿命长,除了省却风机、填料,降低成本费用外,还降低了塔体的自重,减少由填料阻塞引起的冷却塔维修,冷却效果稳定,但是由于它和普通开式冷却塔一样与外界空气直接接触,不能保证冷却水水质,而且冷却效果易受空气参数影响。

封闭式冷却塔由于冷却水在处理过程中不与外界空气接触,冷却水质不会受到外界的污染,但地铁空调系统中如果采用喷淋水来冷却封闭式冷却塔内的冷却水,不仅冷却效果劣于普通开式冷却塔,冷却塔的体积非常大,而且由于存在大量的飘逸损失,喷淋水用水量大,与将冷却塔设置在地面相比得不偿失,因此,综合喷雾冷却塔和封闭式冷却塔的优点,本文提出了一种新型的封闭式喷雾冷却器。

喷雾间接蒸发冷却器利用气水雾化喷嘴将经过处理的少量水雾化,喷到冷却器表面,形成一层均匀水膜,通过水膜蒸发实现冷却器内部冷却水降温。它既能保证冷却水不受污染,又能达到冷却效果,而且由于喷雾所用的水经过适当的处理,不会堵塞喷雾装置,能缓解冷却盘表面结垢问题。喷雾间接蒸发冷却器研究的核心问题是雾化效果和水膜的完整性、均匀性和厚度。

3.2喷雾间接蒸发冷却冷凝器

蒸发式冷凝器是目前制冷系统中常用的一种间接蒸发冷却设备,主要特点是耗水量少,节电和结构紧凑,占地面积小,热效率高。一般水冷式冷凝器每kg冷却水能带走4~6kJ的热量,而蒸发式冷凝器每kg水蒸发能带走约580kJ的热量,所以蒸发式冷凝器的理论耗水量只有一般水冷式冷凝器的1%。考虑冷却水的飞溅以及蒸发、溢水等损失,实际耗水量约为一般水冷式冷凝器循环水量的5%~10%。

由于喷雾冷却能在冷却器表面形成相对完整均匀的水膜,冷却效率更高,所需水量少,目前喷雾冷却多用于高温物体表面的冷却降温,因此,研发一种耗水量少的新型喷雾间接蒸发冷却冷凝器,可以解决地铁空调系统设置冷却塔的问题。

该方案的最大优势在于不用设置冷却塔,节省冷却塔及配套设施的初投资和运行产生的环境问题,采用喷雾冷却的方法,由于所需的水量很少,喷雾水源问题就很容易解决,可以对喷雾所用的水进行软化处理,防止堵塞喷雾装置和缓解冷凝器表面结垢。

喷雾间接蒸发冷却冷凝器实质上是本文所述喷雾间接蒸发冷却器的一个改进方案,要开发它,除了要解决闭式喷雾冷却器的雾化效果,水膜均匀性、完整性和厚度等问题以外,还必须与厂商协商设置冷凝器与冷水机组设备接口,对管道进行保温,研究冷凝器与机组距离对系统其他设备性能的影响,确定机组性能随二者间距变化的曲线,这其中涉及系统压力损失、制冷剂压力与机组压力匹配等问题。

4结论

本文的两种方案可实现地铁空调系统冷却塔不设在城市地面上的设想,能节省目前冷却水系统中部分辅助设备的初投资和运行费用,机组制冷量越大,节水效益越明显,特别是在缺水地区,该项技术的效益更为明显,但是,还有以下问题需要解决:

1)保证喷雾压力的相对稳定,维持运行压力在适当范围内,使冷却效果不受流量变动等的影响。

2)研发一套喷雾装置,使换热器表面水膜完整、均匀,且厚度很小,通过该装置实现间歇喷雾冷却,建立喷雾评价指标体系。

3)研发换热效率高、空气侧阻力小的新型换热器。

4)建立喷雾间接蒸发冷却器性能评价指标体系。

5)喷雾水软化处理,缓解冷却器表面结垢。

6)解决喷雾冷却冷凝器与机组的集成问题及建立相应的评价指标体系。

参考文献:

[1]杨强生,铙钦阳,范云良.喷雾强化空气冷却器的实验研究[J].上海交通大学学报,1999,33(3):313-317

[2]梅国晖,武荣阳,孟红记,等.气水雾化喷嘴最佳气水比的确定[J].钢铁钒钛,2004,25(2):49-51

[3]梅国晖,孟红记,谢植.喷射方向对喷雾冷却换热的影响[J].东北大学学报:自然科学版,2004,25(4):374-377

[4]梅国晖,武荣阳,孟红记,等.高温表面喷雾冷却传热系数的理论分析[J].冶金能源,2004,23(6):18-22

[5]刘振华.微细喷雾时喷雾气流中液滴和空气速度比的研究[J].上海交通大学学报,1996,30(3):97-102

[6]KimJungho.Spraycoolingheattransfer:thestateoftheart[J].InternationalJournalofHeatandFluidFlow,2007,28(4),753-767

[7]SilkEA,KimJungho,KigerK.Spraycoolingofenhancedsurfaces:impactofstructuredsurfacegeometr

yandsprayaxisinclination[J].InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2006,49(25):4910-4920

[8]胡国林,李丽萍.一种新型喷雾通风冷却塔[J].给水排水,2001,27(4):90-91

冷却技术范文篇4

关键词：循环水旁通过滤器节水效果

一、情况概述：

北京地铁复八线西起复兴门站，东至四惠东站，全线共设13座车站，是北京地铁建设史上第一条设计安装有中央空调系统的地铁线路。车站全部采用水冷式制冷机做为站内环境温度控制。在机组运行过程中循环冷却水的损失量很大，已成为北京地铁用水量最多的设备。北京是一个缺水的大都市，市政府对节水要求很高，而且，水费又在不断的提升，使制冷系统的运行费用在地铁公司总的费用中也占据了一定的比例。

节约用水，降低运行费用是地铁运营公司的首要任务，首先我们要确定可以节约的水量在哪里？

在制冷机运行季节，正常的蒸发量和合理的飞溅损失量是无法回收的，只有通过相应的水处理技术和设备来合理的减少排污水量。也就是说：减少排污量是开展节约用水工作的重点⑴

在制冷机运行过程中，由于水的温度是通过蒸发而降温的，在蒸发过程中也是水质浓缩的过程，系统中水质硬度随着浓缩过程的进行而增加，其表现出的结垢倾向会随着浓缩倍数的增加而增加。如果仅采取简单的减少排污量，甚至不排污的方式，蒸发器内管和冷却塔上会出现严重的结垢现象，造成能耗增加和检修工作量增加，这种代价是不合理的和不可取的。所以为了避免这种代价的交换，应选择好合理的浓缩倍数，适量排污。或选择好的水质稳定技术和相应的技术改造，以达到更好的水处理效果和减少更多的排污⑵。

浓缩倍数的选择是根据水质情况来确定的，循环冷却水的蒸发和排污与循环水量、温差、浓缩倍数等因素相关。在没有采用过滤器前，运行期的分析数据见表一：

表一2003年天安门西站运行期冷却水平均分析数据站点名称PH值TDSmg/l总硬度mg/l氯离子mg/l最低浓缩倍数最高浓缩倍数平均的浓缩倍数

天安门西8.821043636771.144.222.54

按照常规预测：一套循环水量在500M3/H的系统，当浓缩倍数在2.54时，它的排污量大约在2M3/H，每天运行12小时，每天的排污量在24吨，而当浓缩倍数提高到5时，排污量下降到0.75M3/H，每天是9吨，减少15吨。

如果一个系统可以每天节水10-20吨，整个沿线的节水率是非常可观的。按每年运行时间120天计算，13个站，每个运行季节可以节水22000吨，按每吨水5.7元计算，节约费用大约是12.54万元，其节水的社会、环境效益和经济效益非常显著的。随着对环境和节水要求的日益提高，循环冷却水“零”排污技术的推广和应用是国内水处理界的新技术目标。

二、解决方案----化学处理与旁流过滤技术结合：

在理论上，大幅度提高循环冷却水运行的浓缩倍数是可能的，在技术上是可行的，一些文献还提出冷却水处理的“零”排污方案。这种方案是利用化学水稳定剂的处理技术与旁流过滤设备相结合来达到目的⑶。

在冷却水运行过程中，冷却塔是开放式运行，塔上的污物很多，像风沙带进的悬浮物，破碎的塔片和在冷却塔上滋生的藻类粘泥，这些污物在冷却水运行过程中，会在流速低的地方沉积，造成水的浊度增加；也会导致水中成垢物质结集在一起，形成垢质，沉积在换热面上，影响换热效率。冷却水的排污，实际上就是通过增加的新水降低这些污物的影响。如果能够通过过滤器的方式将冷却水中的悬浮物，藻类粘泥和风沙及碎塔片等过滤去除，是可以提高运行水的浓缩倍数，减少排污量的。

常规的物理过滤处理是在循环管线上，安装一个管道过滤器。大部分管道过滤器采用单层滤网直接阻挡机械杂质。由于管道水的正面压力，滤网很容易堵塞，而小于孔径的杂质依然会透过过滤器。我们采用旁流精确过滤的方式，是通过安装旁路精密管道过滤器的方式，将冷却水中的悬浮物，藻类粘泥和风沙及碎踏片等过滤，提高运行水的洁净度。该过滤器采用刚性滤网与复合纤维组成，多层过滤，不但有机械阻挡作用，还具有溶胶吸附作用，不仅能吸附小于孔径的杂质，还能吸附部分水溶性物质，如：锈水、胶体等。这种过滤器尽管也是串联在管道中，但由于采用了切向进水，水在容器中形成漩流，这样，大的杂质由于离心力的作用向外扩散，进而靠重力下移，过滤层在中心出水管四周。另外由于向心力的作用，水对过滤层的正面压力减小，因而为吸附过滤制造了条件，即吸附的杂质不易因为水压而透过过滤层。不但如此，围绕中心出水管而旋转的水流对挡在过滤层外面的杂质还有冲刷作用（用水流对过滤层的剪切力自动清洗）。向心力形成的旋涡促使杂质向下集中，这样，自动控制系统就可适时的将杂质排出。这种过滤的特殊结构巧妙的使水流产生离心力、向心力、剪切力、漩流沉淀，因此，具有过滤效果好，不易堵塞，工作可靠的特点。

虽然过滤器并联安装在循环系统中，但通过的水量只是循环水量的5%左右，对系统总的循环流量影响不大，即使过滤器发生堵塞，也不会对整个系统运行有影响。如果采用串联方式，利用压差排污，对系统的总流量是有影响的，会减少系统循环水量，会直接影响换热效率，如果发生堵塞，系统运行将有困难。

三、试验数据分析：

我们通过近几年在地铁复八线实际冷却水处理技术的实施和对水质等问题的了解，及对现场管理和运行模式的认识，我们认为，在地铁复八线推广“零”排污技术是可行的，通过技术实施和双方协商好的运行方式，可以获得相当大的节水效果。

2003年开始，我们对整个复八线的浓缩倍数提升做了一些尝试，将部分站点的浓缩倍数达到6左右，总硬度达到1000以上。在这个硬度下运行，结垢倾向会很严重。由于天安门西站原设计的水箱不合理，每次停机水都有泄漏问题，2003年运行期浓缩倍数只有2.54。在2004年，我们采用了采用旁流过滤方法，安装了一台20M3/H的精密旁通过滤器，具体安装见附图：

运行期间，我们请中石化集团的水处理药剂评定中心进行水样抽检和腐蚀挂片检验，其中水样分析报告和挂片数据见表二和表三⑶⑷⑸。

分析项目自来水循环冷却水

总硬度mg/l280-360900-1700

总碱度mg/l200-250500-770

氯离子mg/l30-46163-352

浓缩倍数6-8

按照浓缩倍数7计算，排污量为0.6M3/H，每天的排污量为7.2吨，与2003年比，每天节水16.8吨。达到了预期的目的。

从运行效果看，整个运行期，制冷机没有出现任何结垢迹象，从腐蚀挂片的腐蚀率看，效果也很好。

表三腐蚀率数据悬挂挂片号材质腐蚀率

mm/年说明

2157碳钢A30.1017挂片露出水面，所以偏高

2152碳钢A30.0804

2198碳钢A30.0679

2178碳钢A30.0483

2151碳钢A30.0580

2176碳钢A30.0411

2179碳钢A30.0388

平均值0.0623

6141黄铜0.0013

6145黄铜0.0011

6144黄铜0.0002

平均值0.0008

国家行业规范要求：开放式水处理系统腐蚀率允许值：≤0.125mm/年，我们的实验数据表明均符合国家水处理规范要求。

四、实施方案和节约的费用：

我们在循环管道上引出一条旁路，水量是总循环水量的1/20，安装一个精密过滤器，水通过精密过滤器过滤后，再返回到运行管线中。设备费用大约在8200-10000元

采用精密过滤器的综合效益可以从几个方面统计：

1.节水量：每台制冷机可以节约用水10-20吨/天，节水总量在23400吨

2.节省费用：按每吨水5.7元计算，全年节水费用达到13.34万元。

3.节能源：当采用旁流过滤技术后，水的洁净度增加，在冷却塔上的附着量减少，提高了冷却塔的换热效率，相当节约了能源消耗，估计至少可以降低5-10%的能源消耗。

4.节约水处理药剂：水处理药剂是按照补充水量投加的，当采用过滤器后，补水量降低，加药量也可以节省10%左右。

安装一台旁流过滤器的成本从一年的节水和节电、药剂费用中就可以收回。

五、结论

通过我们在地铁天安门西站进行化学水处理与旁通过滤技术联合应用试验表明，在满足国家对循环水的行业标准的前提下，可以大量减少排污量，节省水资源。从而真正实现冷却水系统的零排污运行模式，会为北京地铁赢得更好的社会影响和经济效益。如果在地铁和相关单位推广应用、将会产生巨大的社会效益、环境效益和经济效益。

六、参考文献：

1.金熙等编《工业水处理技术问答及常用数据》北京.化学工业出版社，1997年，274-290

2.齐冬子编《敞开式循环冷却水系统的化学处理》北京.化学工业出版社，2001年，8-10，169-181，212；

3.中石化总公司水处理药剂评价中心实验报告，2004年,未发表；

冷却技术范文篇5

【关键词】温度控制；冷却循环水系统；智能温度调节阀；节能技术

1引言

冷却循环水系统被合理地运用至石油以及化工等多个领域，具体的运行操作方式过于粗放，能源的实际浪费问题较为严重。因为冷却回路的换热功率和管路特性存在着明显的不同，针对冷却水以及原料的温度要求也存在着一定的差异，所以流量需求不一。若仅仅调节水泵出口阀门，仅能满足工况较差的冷却支路需要，势必造成某些回路流量较大的情况发生，直接地造成电能的浪费问题。若只调节分支管路阀门，多支路人工操作相对复杂，直接消耗了一定的人力资源，且无法保证温度的科学控制，难以实现节能的目的。针对相关问题，特别研究出智能温度控制冷却循环水装置，同时，进行了节能改造，依照冷却循环水系统节能的运行状态，论证相关技术的可行性。

2智能温度控制的基本原理

冷却循环水装置重点是通过冷却塔和循环水池等共同组合而成，循环水泵出口阀门和主管路阀门的开度设置一般是100%，以此视作检修阀加以使用。换热装置属于冷却支路，进水口管路安装智能温度调节阀之后，能够实现有效的温度调控，保证更好地满足实际需求[1]。智能温度调节阀将电动比例阀和PID控制系统的功能融合到一起，借助后者设定出原料本身需要控制的温度，温度变送器让监测之后的原料温度及时地反馈至PID控制器，确保合理地进行运算及调整，让电动比例阀的开度符合标准，促使着管路中的冷却水流量正好符合冷却原料设定的温度。冷却回路的温度依照原料的具体要求分析，需要进行独立的设定，智能温度调节阀便可完成独立控制的目标，多个冷却回路能够依照环境的基本变化和生产负荷的状态自动调节管路内部的流量，并且不会互相干扰。综上，智能温度控制就是依照实际情况科学控温，满足系统运行需求。

3循环水系统概况

水属于循环水系统中至关重要的传递物质，其本身的质量具有较大的影响，能够与循环水设备的运行状态建立起直接的联系，同时，也关系到循环水系统的安全性以及基本的效率。首先，基于水资源保护的角度进行循环水设备的节能改造，应该先对水的基本质量加以分析，当检测符合一定的标准之后，才可将其启动运行。其次，循环水设备节能技术的改造实践中，可以适当地引入新型机械设备。同时，还应该科学地运用施工手段，保证打造出一个完整的整体，促使在相互协作的过程中彰显出最大效用，在一定程度上节省相应的水资源，避免出现严重的能源消耗问题。最后，可适当的控制失水量，由此让循环水设备的安全运行得以保障。通常来说，出现失水问题的原因是设备管网存在老化的情况，此外，用水之后的处理不到位，也会造成水资源的严重浪费。为更好地处理相关问题，应该高度重视循环水的节能改造，在循环水设备运行的过程中，科学处理管网泄漏的问题，对于老旧的管网应该及时地进行更换，不可让其继续作业。

4基于温度控制的冷却循环水系统概况

结合某化工厂的基本情况分析，其拥有1套冷却循环水系统，共涉及3台重要的水泵，运行的基本方式为两用一备，通过科学化的场测量，循环水实际的流量大概为950m3/h，单台电机具体的运行功率约是207kW，两台水泵的运行工况存在着相同之处，此时的水泵效率为75.4%，水泵机组综合效率为62.8%。在冷却工艺流程方面进行分析，冷却系统共包含6台换热器供应冷却水，类似于6条分支回路，其中的换热器设备往往是借助管路流量调节阀对流量进行适当的控制，因为6条分支回路上的管径以及管长等存在着明显的不同，所以回路的流阻特性也存在差异。为确保所有换热设备的温度能够符合工艺要求，避免水力严重失衡，造成能耗的浪费，需要适当地融入智能温度控制原理。根据智能温度控制的具体要求，冷却支路上的流量能够呈现出明显减小的状态，具体的需水流量是825m3/h，可以适当地节省一部分用水量。因循环水泵额定工况和具体的工况需求存在着明显的偏差，智能温度调节阀的节能改造需要和传统节能改造方法有效结合。

5基于温度控制的冷却循环水节能方案的实施及成果

在原有冷却循环水系统的基础之上，相应的阀门均处于完全打开的状态，可以适当地节省有限的能量，避免出现严重损失的情况。依照智能温度控制的具体要求，应该在确保安全余量的前提之下，及时地将原有的循环水泵更换至额定流量在850m3/h的高效节能泵。根据智能温度控制的具体原理分析，对应的换热器冷却水入口阀门需要依照所需及时地更换成智能温度调节阀，换热器原料的出口端根据实际标准安装上相应的温度变送器，由此起到监测原料温度的成效，保证将相应的温度值反馈至智能温度调节阀，依照环境条件的具体变化，合理地控制各个换热器冷却水流量，保证其达到原料的基本冷却标准，进出水温差不会过小，以免造成严重的浪费问题。此类基于智能温度控制的冷却循环水系统面对不同的工况需求时，节电率达到了一定的标准，但是具体的情况也存在着不同之处。常规运行的工况之下，泵的扬程大概为53m，流量一般为950m3/h，单台运行的基本功率在207kW左右，依照新设计的具体定制水泵，在效率稳步提高的过程中，管道阀门的开度也得到了有效的优化，单台泵的基本运行功率为174kW，节电率约为15.9%。历史数据最小流量工况运行的过程中，泵的基本运行功率为193kW，经过了合理的节能改造，运行的功率降低至167kW，节电率达到13.4%。根据相关的数据显示，历史数据最大流量工况运行的过程中，泵的运行功率约为229kW，节能改造后的运行功率为186kW，节电率为18.7%。由此可见，通过科学的改造过程，让节能成效逐步显现，保证将水资源和能源的消耗控制在合理的范围内[2]。

6基于温度控制的冷却循环水节能方案的实践总结

面对当前能源和水资源日益紧张的形势，采取科学的方式实现节能的目标是关键。基于温度控制的冷却循环水节能技术的科学使用，在一定程度上改善了当前的紧张局面，出于对多冷却支路并联时流量调节造成的能源浪费和人力资源浪费的考量，自动调节温度的冷却循环水节能技术应运而生，其通过使用较为先进的智能温度调节阀，让相应的温度得到了合理化的控制，保证了冷却回路的科学运行，依照环境条件和生产负荷作出的反应，可以适当地节省有限的资源，保证水资源得到科学保护。此次研究中探讨的某化工厂冷却循环水系统节能改造，了解到技术优势，明确了系统的自动化水平，冷却原料温度控制精度也有所提升，节能效果十分理想。

7结语

基于智能温度控制的冷却循环水系统的科学使用，让节能技术和PID控制原理有效地结合在一起，适当地应用到管路调节的过程中，证实了成熟的传统技术具体的利用价值，通过全新的角度，验证了该项技术的可行性。在冷却循环水系统自动化程度逐步提升的过程中，人力资源浪费问题逐步得到解决，冷却原料的温度控制精度也明显提升。通过本文的解读，旨在为新系统研发和旧系统改造提供有效的借鉴。

【参考文献】

【1】李春,胡耀青,张纯旺,等.不同温度循环冷却作用后花岗岩巴西劈裂特征及其物理力学特性演化规律研究[J].岩石力学与工程学报,2020,39(9):1797-1807.

冷却技术范文篇6

1.变压器冷却剂的选择在变压器的蒸发冷却技术中，冷却剂的选择是这项技术应用的关键。它既要求冷却剂具有很好的传热特性，以便将动能转变为电能，因此又要求冷却剂具有高电击穿强度以及低介质损耗等优良性能，同时必须保证无毒和不燃，还要求与发电机材料或变压器材料具有良好的相容性，一般的制冷剂都不具备这些条件的。在选择制冷剂时，除了以上要求以外外，还要充分考虑其对周围环境的影响。当今世界环境保护问题形势非常严峻，因此作为基础工业的电力能源的发展，必须把环境保护放在首要位置。目前，在全球范围内，蒸发冷却技术在电气设备上的应用，还没有一套完整的、与之相对应的热计算理论，蒸发冷却技术在电气设备上的应用还有待进一步的研究和探索。2.变压器制冷剂的选择在大型电气设备的蒸发冷却技术应用中，制冷剂的选择是又一个关键。在大型电气设备的蒸发冷却技术应用中，要求制冷剂必须具备有汽化潜热较大、介电强度较高、沸点适宜、化学性能稳定、不燃、无腐蚀，同时又不会造成环境污染。在以往，电气设备常用氟利昂系列制冷剂，它具有无毒、流动阻力小、汽化潜热大、粘度小、沸点适宜、耐击穿强度大、无腐蚀性等一系列优点，在很长一段时间里，一直是大型电气设备冷却技术应用首选的冷却介质。但是，氟利昂破坏大气臭氧层，造成“温室效应”的增强，给大气环境带来了很大的破坏，因此已经完全禁用。氟碳液体的电气性能氟利昂接近，但其缺点是沸点高，汽化潜热小。目前世界各国还在继续研究和寻找能满足环境保护，性能更加优良的冷却介质，以便使蒸发冷却技术在大型电气设备的应用得以推广。3.变压器的临界热负荷表面的散热能力是限制变压器过载运行的主要因素。当变压器的表面散热与变压器的工作热负荷两者之间不能达到平衡时，就会使绕组表面的温度升高，变压器就进入膜态沸腾区域，甚至有可能使其表面烧毁，从而出现短路故障。这对于变压器的运作来说是不能允许出现的。因此，必须计算变压器的核态沸腾可以达到的最大热流密度，也即临界热负荷，以及其绕组表面温度。正常情况下，绝缘材料的温度直接决定着变压器的寿命。采用蒸发冷却技术，能够大大的降低绕组表面以及变压器整体的温度，从而使变压器的寿命大大延长，这有利于减少变压器的损耗，对保护环境以及提高经济效益都有很好的现实意义。

蒸发冷却在发电机冷却系统中的应用

发电机在将其他能源转换成电能时，由于电损耗、机械损耗、磁损耗以及其他各种附加损耗，各个部件在工作过程中会产生大量的热量，因此，发电机冷却系统的正常运行，决定着发电机组的正常运行。从某个角度来说，冷却系统的性能决定着增大电机容量的可能性，从发电机的发展可以看出，如果没有在冷却领域取得了重大突破，那么今天的大型电机的制造几乎是不可能的。有效的冷却方式，可以大大地降低发电机各个发热部件的表面温度，因此发电机组的装机容量也得以大大的增强。发电机的发热与冷却技术，是属于工程热力学、传热学、流体力学、电磁学以及电机工程的边缘学科，是属于新兴的技术应用研究。对发电机的发热以及冷却方面的研究，对提高发电机的工作效益以及发电机的寿命都具有重要意义，因此在国际上受到广泛的重视。

冷却技术范文篇7

关键词：PT（质子重离子医疗）；冷却水；温度；压力

上海某医院主要利用高能射线治疗肿瘤，在日常的医疗活动中，需要防护辐射，减少辐射带来的危害。如何利用智能化技术手段实时监视、自动控制、统一管理PT（质子重离子医疗）区内的各种机电设备，从而保证各种设备的正常运行，是智能化系统建设的重要任务。PT区域是全院的核心所在，PT区域配套保障系统及医院常规智能化系统分别是医院正常运营的核心部分和基础部分。医院常规智能化系统的建设和实施的目的是为医院正常开展工作提供基础保障平台。PT区域的冷却水温度压力控制系统为医院直线加速器等专业医疗设备的正常运行提供支撑和保障。如何利用智能化技术对PT区域的冷却水温度和压力做出精准控制则是本项目的技术重点和技术难点。PT区域的冷却水温度的控制要求在±0.5℃和±1℃之间，各水管接口的温度压力均有要求达到的测量值。在这个温度压力允许范围内，通过调节冷却水的阀门、泵和电热器的制热比例等各种控制手段，最终达到接口温度和水流压力的恒定。

1工艺冷却水的系统划分及技术要求

1.1一次冷却水系统

一次冷却水系统分为直线加速器系统、直线及离子源房系统、同步辐射冷却水系统三部分，其技术参数和要求见表1。需要注意的是，每个Header（冷却水前端装置）的水冷负荷已包括安全余量，实际运行时整个工艺冷却水系统的总冷负荷不大于3500kW。

1.2二次冷却水系统

二次冷却水系统作为一个整体系统，根据冷却水温度、控制精度和调试方式等条件设置为三个分路子系统，其技术参数和要求见表2。

2接口冷却水的温度要求

主要的循环水量，也就是流经大部分接头（分流器）的水，温度应该保持27℃±1℃。对于高频系统管道的接头，循环水流经的温度在29℃±1℃。这部分系统有很高的水压。直线加速器必须使用没有处理过的水来运行和冷却。冷却水的温度在29℃±0.5℃。

3系统压力

连接循环水的主流量的接头都按照最大10bar的系统压力来设计，并在开放的位置安装安全阀保护，以防止超过最大可允许的压力。如果逆水流安装的压力传感器探测到流过的水流压力超过了限制，离心泵就会自动关闭。这些逆流压力传感器会在接头一个连一个开动时，保证主泵的正常运行。激活连续的接头是另外一种调节接头顺流压力的办法，这样在连接的时候有理想的压力差。流过直线加速器和高频区的循环水应该通过热交换器与主循环水流隔离，并在压力上分别考虑。在直线加速器里，系统压力损失是2bar，最高可允许的输入压力是6bar。在这个接头处，系统的注入压力必须被监控和限制，必须安装一个适当的安全阀以防止压力过高。高频区的管道有3bar的压力损失，允许最大压力5bar。在这里，必须使用安全阀精确地限制系统压力。

4系统实现功能

冷却水系统是用来抵消医疗装置运行时产生的热量，控制装置处的温度，使其保持在合理的范围内，冷却水自控系统的性能是PT设备能否正常运行的关键条件。冷却水系统控制冷却水进入医疗装置前的温度在±0.5℃和±1℃之间。各水管接口的温度最终所要求达到的测量值见表3。在这个温度允许范围内，通过调节冷却水的阀门、泵以及调节电热器的制热比例等各种控制手段，最终达到接口温度的恒定。

5整体解决方案

5.1二次水系统

1）控制要求四台循环水泵：CTP-1-1~4（三用一备）；三台冷却塔：CT-R-4~6；五台冷冻水板式换热器：PHE-1-6~10；一个旁通电动控制阀；一台闭式储水箱：WT-1-6。旁通电动控制阀调节：循环水泵前的进水的目标温度设定为28℃（暂定），应根据设定的目标温度和实际温度的差值进行比较，计算需要经冷却塔冷却的进水量，采用PID（比例-积分-微分）控制方式调节旁通电动控制阀的开度。冷却塔控制：每台冷却塔有1台变频风机，当系统正常运行时，控制打开冷却塔的进水电动阀。气温由高变低：当水温高于设定温度某一数值时，三台冷却塔风机在工作频率下运行。当水温逐渐下降并接近所设定的目标温度时，系统根据设定的目标温度和实际温度的差值进行比较，计算需要冷却的热量，采用PID控制方式调节冷却塔风机的工作频率，使得冷却塔风机全部停止工作。气温由低变高：当水温低于设定温度某一数值时，三台冷却塔风机停止运行。当水温逐渐上升并高于所设定的目标温度时，系统根据设定的目标温度和实际温度的差值进行比较，计算需要冷却的热量，采用PID控制方式调节冷却塔风机的工作频率，使得冷却塔风机在工作频率下正常运行。二次水循环泵进水温度设定值：直线加速器系统二次水的被控温度目标值为18℃，而其他系统二次水的被控温度目标值为24℃，目标温度值相差有6℃，进二次水循环泵的水温度的目标值28℃是否合理有待调试、运行时验证。一旦二者不能兼顾，需要相关单位决定以哪个系统为优先。冷冻水板式换热器（PHE-1-6）的控制：由于二次水系统的回水温度低于32℃，故在夏季冷却塔是无法提供冷却能力的。这时可以通过旁通管路避开冷却塔，直接由冷水板式换热器冷却达到所需的温度。在过渡季节，当冷却塔的出水温度低于二次水系统的回水温度时，则首先由冷却塔冷却，然后由冷水板式换热器进一步冷却达到所需的温度。直线加速器系统冷冻水板式换热器二次侧出水的目标温度设定为18℃，被控温度应根据设定的目标温度和实际温度的差值进行比较，计算需要冷却的热量、对应冷冻水板式换热器一次侧的冷冻水量，采用PID控制方式，调节冷冻水二通电动控制阀的开度，控制被控温度不偏离目标温度值。冷冻水板式换热器（PHE-1-7）的控制：射频系统冷冻水板式换热器二次侧出水的目标温度设定为24℃，被控温度应根据设定的目标温度和实际温度的差值进行比较，计算需要冷却的热量、对应冷冻水板式换热器一次侧的冷冻水量，采用PID控制方式，调节冷冻水二通电动控制阀的开度，控制被控温度不偏离目标温度值。冷冻水板式换热器（PHE-1-8）的控制：直线及离子源房系统冷冻水板式换热器二次侧出水的目标温度设定为24℃，被控温度应根据设定的目标温度和实际温度的差值进行比较，计算需要冷却的热量、对应冷冻水板式换热器一次侧的冷冻水量，采用PID控制方式，调节冷冻水二通电动控制阀的开度，控制被控温度不偏离目标温度值。冷冻水板式换热器（PHE-1-9）的控制：输运线冷却水系统冷冻水板式换热器二次侧出水的目标温度设定为24℃，被控温度应根据设定的目标温度和实际温度的差值进行比较，计算需要冷却的热量、对应冷冻水板式换热器一次侧的冷冻水量，采用PID控制方式，调节冷冻水二通电动控制阀的开度，控制被控温度不偏离目标温度值。冷冻水板式换热器（PHE-1-10）的控制：同步辐射冷却水系统冷冻水板式换热器二次侧出水的目标温度设定为24℃，被控温度应根据设定的目标温度和实际温度的差值进行比较，计算需要冷却的热量、对应冷冻水板式换热器一次侧的冷冻水量，采用PID控制方式，调节冷冻水二通电动控制阀的开度，控制被控温度不偏离目标温度值。2）监测要求监控二次水循环水泵的运行，故障状态，二次水泵进出水压力；监控冷却塔风机的手/自动，运行，故障，启停状态；监控蝶阀的开，关，启停状态；监视旁通调节阀反馈信号；监视冷却塔水出水温度。监视闭式水箱的温度；监视循环水的电导率；冷冻水板式换热器的进出水温度、二次水进冷冻水板式换热器的压力。3）监控逻辑当二次循环水泵全关状态时，冷却塔进水蝶阀关闭，冷却塔风机关闭，二次水旁通阀关闭。冷冻水板式换热器PHE-1-6~10二通调节阀关闭，一次水板式换热器PHE-1-1~5三通调节阀关闭。

5.2直线加速器系统（一次水）

1）一次水板式换热器（PHE-1-1）的控制直线加速器系统一次水板式换热器PHE-1-1一次侧出水的目标温度设定为20℃，被控温度应根据设定的目标温度和实际温度的差值进行比较，计算需要冷却的热量、对应一次水板式换热器二次侧的冷却水量，采用PID控制方式，调节二次水三通电动控制阀的开度，使得控制温度不偏离目标温度值。2）电加热（DR-1-1）的控制电加热DR-1-1出水的目标温度设定为20℃，被控温度应根据设定的目标温度和实际温度的差值进行比较，计算出需要补充调节的热量，采用PID控制方式，调节电加热DR-1-1的加热功率，使得控制温度不偏离目标温度值。电加热器根据水泵的运行状态投入调节控制。当水温高于某个设定值（如45℃）时，为避免出现异常情况，控制系统必须关闭电加热器DR-1-1。3）检测一次水板式换热器PHE-1-1的进出水温度、三通调节水阀的开度反馈；电加热器DR-1-1的手/自动、状态、故障、三相电流值；#30医疗装置的进水溶解氧含量、PH值、电导率、压力、温度，出水压力、温度、流量，进出水开关阀状态；一次水循环水泵的运行、故障状态，循环泵出水的压力。4）监控逻辑系统要求运行：打开一次水循环水泵，水泵的运行状态信号反馈至控制器，控制器通过确认电加热输出为零时，打开电加热器的启动信号，并根据现场温度状况调节电加热器的实际功率。系统要求停止：关闭电加热器的功率输出，控制器确定电流为零时，发出正常停止的指令信号，否则发出信号报警；当确认电加热器正常停止工作时，一次循环水泵方可停止工作。系统发生设备故障、跳闸和漏水等情况：自控系统调节电加热输出至零；自控系统给电加热发出触发短路信号，延时半分钟，电加热主回路关闭；主回路电源切断。

5.3直线及离子源房系统（一次水）

1）一次水板式换热器（PHE-1-3）的控制直线及离子源房系统一次水板式换热器PHE-1-3一次侧出水的目标温度设定为27℃，被控温度应根据设定的目标温度和实际温度的差值进行比较，计算需要冷却的热量、对应一次水板式换热器二次侧的冷却水量，采用PID控制方式，调节二次水三通电动控制阀的开度，使得控制温度不偏离目标温度值。2）电加热（DR-1-3）的控制电加热DR-1-3出水的目标温度设定为27℃，被控温度应根据设定的目标温度和实际温度的差值进行比较，计算出需要补充调节的热量，采用PID控制方式，调节电加热DR-1-3的加热功率，使得控制温度不偏离目标温度值。电加热器根据水泵的运行状态投入调节控制。当水温高于某个设定值（如45℃）时，为避免出现异常情况，控制系统必须关闭电加热器DR-1-3的输出。3）检测分别检测：电加热器DR-1-3的手/自动状态、故障信号和三相电流值；一次水板式换热器PHE-1-3的进出水温度值及三通调节水阀的开合度状态。直线及离子源房系统医疗装置进水部分的压力、温度、电导率和PH值，出水部分的压力和温度。其他各医疗装置的进/出水部分的压力、温度和流量，进出水开关阀的状态。监视一次水循环水泵的运行、故障状态，循环泵出水的压力。4）监控逻辑系统要求运行：首先打开一次水循环水泵，水泵的运行状态信号反馈至控制器，控制器通过确认电加热输出为零时，打开电加热器的启动信号，并根据现场温度状况调节电加热器的实际功率。系统要求停止：关闭电加热器的功率输出，控制器确定电流为零时，发出正常停止的指令信号，否则发出信号报警；当确认电加热器正常停止工作时，一次循环水泵方可停止工作。系统发生设备故障、跳闸和漏水等情况：自控系统调节电加热输出至零；自控系统给电加热发出触发短路信号，延时半分钟，电加热主回路关闭；主回路电源切断。

5.4同步辐射冷却水系统（一次水）

1）一次水板式换热器（PHE-1-5）的控制同步辐射冷却水系统一次水板式换热器PHE-1-5一次侧出水的目标温度设定为27℃，被控温度应根据设定的目标温度和实际温度的差值进行比较，计算需要冷却的热量、对应一次水板式换热器二次侧的冷却水量，采用PID控制方式，调节二次水三通电动控制阀的开度，使得控制温度不偏离目标温度值。2）电加热（DR-1-5）的控制电加热DR-1-5出水的目标温度设定为27℃，被控温度应根据设定的目标温度和实际温度的差值进行比较，计算出需要补充调节的热量，采用PID控制方式，对电加热DR-1-5的加热功率进行调节，使得控制温度不偏离目标温度值。电加热器根据水泵的运行状态投入调节控制。当水温高于某个设定值（如45℃）时，为避免出现异常情况，控制系统必须关闭电加热器DR-1-5的输出。3）检测一次水板式换热器PHE-1-5的进出水温度、三通调节水阀的开度反馈；电加热器DR-1-5的手/自动、状态、故障、三相电流值；同步辐射冷却水系统医疗装置的进水PH值、电导率、压力、温度，出水压力温度；各医疗装置的进水压力、温度，出水压力、温度、流量，进出水开关阀状态；一次水循环水泵运行、故障状态，循环泵出水的压力。4）监控逻辑系统要求运行：打开一次水循环水泵，水泵的运行状态信号反馈至控制器，控制器确认电加热输出为零时，打开电加热器的启动信号，并根据现场温度状况调节电加热器的实际功率。系统要求停止：关闭电加热器的功率输出，控制器确定电流为零时，发出正常停止的指令信号，否则发出信号报警；当确认电加热器正常停止工作时，一次循环水泵方可停止工作。系统发生设备故障、跳闸和漏水等情况：自控系统调节电加热输出至零；自控系统给电加热发出触发短路信号，延时半分钟，电加热主回路关闭；主回路电源切断。

6结束语

冷却技术范文篇8

关键词:注塑模具;随形冷却水道;冷却水道设计;模流分析;对比分析

注塑模具冷却系统优劣对塑件质量、成型周期的影响较大。与传统冷却系统相比，随形冷却系统的水道可以随产品轮廓形状变化而变化，因此，可以得到均匀的温度分布和冷却速率，从而实现均匀冷却，达到有效提升冷却效率、改善塑件外观质量、提高塑件尺寸精度的目的［1］。随着金属3D打印技术的应用与推广，随形冷却系统在注塑模具中的应用越来越广泛，可以解决塑件中冷却难度大的部位的有效冷却问题［2－4］。文章结合某企业叶轮塑件腔体内部及柱位冷却难度较大的问题，设计叶轮模具传统冷却水道和随形冷却水道方案，然后进行模流分析和对比分析，根据随形冷却水道方案设计叶轮注塑模具结构，在实现叶轮塑件均匀冷却的同时，降低模具的制造成本。

1产品实例分析

图1为某企业叶轮塑件3D模型。高度为100mm、最大直径为150mm、产品平均厚度为3mm，叶轮塑件腔体分为上、下2部分，腔体内的柱位需要与其他零件进行精密装配，对此处的尺寸精度及外观质量要求较高，但是，柱位处于腔体内部，在成型过程中无法有效冷却，导致冷却效率低且冷却不均匀，造成收缩不均、翘曲变形较大等缺陷。叶轮注塑模具采用一模一腔，为了便于叶轮塑件叶片成型与脱模，采用四面成型滑块机构，模具结构复杂。叶轮塑件工作时的高速转动可以产生离心力，使其内部产生较大的内应力，因此，塑件要求具有足够大的强度和刚度，但叶轮模具型腔结构复杂、成型难度较大。因此，选择具有高流动性、高抗冲、高刚性等物理特性的PP/AW564材料。

2冷却水道设计

2.1传统冷却水道设计

传统冷却水道采用直通式冷却水道，这是由于，该水道结构简单。同时采用加工成本较低的钻孔等传统机械加工方法加工［5］。图2为根据叶轮塑件结构特点设计的传统冷却水道方案。水道直径为8mm，环绕布局在叶轮外廓。叶轮腔体内部采用隔水片的方法冷却，该方法的结构简单、加工及组装方便的特点。

2.2随形冷却水道设计

由于受到传统机械加工方法和叶轮塑件复杂结构的限制，传统冷却水道无法对叶轮塑件腔体内部、特别是腔体内部的柱位进行有效冷却。为了对柱位等区域进行有效冷却，采用环绕式、螺旋式随形冷却水道设计方法设计了叶轮随形冷却水道，图3为叶轮上、下腔体随形冷却水道布局。随形冷却水道直径为8mm，水道沿着叶轮塑件腔体内部形状均匀布局，水道外壁与叶轮腔体内部表面相距2～3mm，水道转向平滑，可对叶轮塑件的腔体内部及柱位外表面进行均匀冷却。随形冷却水道加工主要采用金属3D打印技术，而金属3D打印的成本远高于传统机械加工成本［6－7］，因此，为了降低模具制造成本，工程应用中大部分水道采用传统冷却水道，仅在塑件冷却难度大的部位采用随形冷却水道［8－10］，根据叶轮塑件的内部结构特点和技术要求，综合考虑了叶轮模具制造成本，叶轮外廓采用传统冷却水道冷却，叶轮腔体内部采用随形冷却水道冷却，图4为随形冷却水道方案。

3模拟结果对比分析

根据叶轮塑件材料要求，在模流分析软件材料库中选取材料“PP/AW564”，结合所选材料物性表推荐的成型工艺参数，参考同类产品实际成型经验，设定了表1所示的模流分析成型工艺参数，并且分别对叶轮注塑模具传统冷却水道方案、随形冷却水道方案的CAE分析模型进行注塑成型有限元模拟分析，对得到的塑件表面温度分布、达到顶出温度的时间、顶出时的体积收缩率、翘曲变形值等分析结果进行对比分析。

3.1塑件表面温度分布

图5为塑件表面温度分布图。由图5a可知，传统冷却水道方案的塑件表面最高温度为111.2℃、最低温度为29.37℃，塑件表面温差为81.83℃。由图5b可知，随形冷却水道方案的塑件表面最高温度为92.83℃、最低温度为29.08℃，塑件表面温差为63.75℃，塑件表面温差降低了22.1%，塑件表面冷却不均匀的现象得到了有效改善［11］。

3.2达到顶出温度的时间

图6为传统及随形冷却水道塑件达到顶出温度的时间图。由图6a可知，传统冷却水道方案的达到顶出温度的时间为39.06s。由图6b可知，随形冷却水道方案的达到顶出温度的时间为28.8s，与传统冷却水道方案相比，随形冷却水道方案的达到顶出温度的时间缩短了26.3%，冷却时间明显减少，从而缩短了塑件的成型周期，提高了塑件的生产效率［12］。

3.3体积收缩率

图7为传统及随形冷却水道顶出时的体积收缩率图。由图7a可知，传统冷却水道方案顶出时的最大体积收缩率为12.3%，并且集中在产品尺寸精度要求最高的柱位处。由图7b可知，随形冷却水道方案顶出时的最大体积收缩率为11.26%，柱位大部分区域的体积收缩率下降至8.535%，与传统方案相比，降低了30.6%，因此，随形冷却水道方案能有效降低塑件柱位的体积收缩率，提高其关键尺寸精度［13－15］。

3.4翘曲变形

图8为传统及随形冷却水道翘曲变形值图。从图8中的最大翘曲变形值可知，两者之间的整体区别较小，但是，柱位处的翘曲变形值变化明显。图8a中传统冷却水道方案中的柱位大部分区域的翘曲变形值为0.5421mm。由图8b可知，随形冷却水道方案柱位大部分区域的翘曲变形值为0.2617mm，两者相差0.2804mm，翘曲变形值降低了51.7%，有效地改善了叶轮柱位的翘曲变形情况，提高了尺寸精度。

4模具结构设计

根据叶轮随形冷却水道方案设计注塑模具结构，图9为叶轮注塑模具结构图。从图中可以看出，随形水道镶件21、23中的随形水道对叶轮腔体内部及柱位进行冷却，成型滑块30中的传统冷却水道对叶轮塑件外廓进行冷却，实现了对叶轮塑件各个部位的均匀冷却。

5试模验证

采用日本松浦LUMEXAvance－25金属3D打印机完成随形冷却水道镶件粗坯的3D打印成型，然后利用数控铣对3D打印镶件粗坯进行精加工。其中，动模随形冷却水道镶件粗坯在数控铣精加工后，还需用慢走丝切割出顶针孔及叶片型腔。图10为动模随形冷却水道镶件实物。在模流分析基础上，现场试模确定注塑成型工艺参数，确定的主要成型工艺参数为:熔体温度240℃、注塑时间1.6s、保压时间8s、模具温度50℃，设置多段注塑压力，最大压力100MPa，多段保压，保压时间8s、保压压力为注塑压力80%，背压为10MPa。图11为叶轮成型塑件实物，经过试模验证，采用随形冷却水路方案的叶轮塑件的成型周期缩短了约20%，具有较高的生产效率，经测量叶轮各部位尺寸符合精度要求，得到的塑件外观质量满足客户使用需求。

6结论

冷却技术范文篇9

关键词：铸造烧结;竖冷机;节能;环保;提产

山西建邦集团铸造炼铁厂现有1台150m2步进式烧结机，冷却段有10个风箱60m2、烧结段25个风箱150m2。采用机上机外带冷机（机后带冷60m2）进行烧结矿冷却，烧结矿余热没有回收，大量的余热资源白白浪费。同时，由于现有冷却工艺的特性及能力不足，导致生产现场伴有大量的粉尘产生，烧结矿产量也满足不了生产需要。为满足生产及环保需求，进一步挖掘烧结能源潜力，提高企业效益，公司派出专业人员在节能监察总队的协调下外出学习，吸取国内外烧结工序节能新技术，对烧结机进行节能改造，采用最新型“竖式烧结矿冷却工艺技术”对现有烧结机进行节能减排升级改造。改造后烧结矿产能可达到6000t/d，同时解决环保问题，最终实现烧结矿显热的高效利用。

1工艺技术对比

1.1传统烧结余热回收工艺。烧结余热回收主要是回收烧结矿的显热，传统环冷机热平衡比例分配如图1所示。传统环冷烧结机余热回收仅考虑了烧结矿的1段和2段余热，3段以后的热空气没有得到有效利用，大约有35%的热量白白损失；同时，环冷烧结的自耗电比较大，环冷风机功率普遍较高，导致了烧结电耗的升高。1.2竖冷机烧结余热回收工艺。竖冷机烧结余热回收的烧结矿显热量大大提高，由于竖冷机的密封性好，90%的烧结矿显热均可得到有效回收，同时该技术的先天优势，可以取消机上冷却，单辊破碎后热烧结矿直接进入竖冷机内，使设备的占地面积大减少，相比传统环冷烧结余热回收量提高了至少30%。竖冷机余热回收系统具有的优点：1）漏风率很低。由于采用了密闭的腔体，使烧结矿没有漏风，显热回收率大大提高，烧结粉尘量也很容易得到控制。2）冷却设备气固换热效率提高。在竖冷机中，烧结矿与空气的换热方式为逆流换热，换热时间短，热效率高。3）烧结矿质量提高。烧结矿在竖冷机中缓慢冷却，有利于提高烧结矿转鼓强度、成品率，烧结矿的冶金性能不低于传统环冷烧结矿。

2设计技术方案

2.1设计条件及要求。1）规模：年烧结矿成品产量达200万t/a；进料温度：600~650℃；出料温度：≤150℃；4）竖冷机出口风温：380~480℃；余热锅炉产汽量：22.8t/h；蒸汽压力：3.5MPa；蒸汽温度：435℃；年发电量：4800万kW•h。“竖式烧结矿冷却工艺技术”在国际上已经有数十年的研究历程，我国最早于1993年提出了“竖式烧结矿冷却机”的构想，国内也已经成功投入工业生产并取得了较好的节能和环保效果，但通过学习对比，国内目前投产的几条生产线均存在这样那样的问题，运行的效果并不理想，我公司正是在此基础上与业内专家合作，解决了同类生产线存在的问题后改造建设。2.2工艺系统建设方案。在烧结破碎机之后新建一套烧结矿竖冷机冷却及余热回收系统，停用现有的机上冷却及机外冷却，冷却后的烧结矿通过新建的输送皮带返回链板机；竖冷机冷却风采用空气冷却，出口热烟气则经过余热锅炉换热和除尘后送至烧结机热风烧结。竖冷机可以高效地回收烧结矿显热并通过余热锅炉产生中温中压蒸汽，蒸汽推动汽轮机进行拖动烧结主抽风机。改造后的工艺流程如下：1）烧结矿工艺流程：烧结机→卷扬料车上料→竖冷机顶部料仓→竖冷机→竖冷机底部出料装置→皮带输送装置。2）冷却风工艺流程。风机供风→竖冷机配风系统→冷却机内腔→竖冷机上部风室→粗除尘→余热锅炉→精除尘→引风机→热风烧结按照生产工艺的要求，该项目改造完成后，要实现烧结生产率的大幅提升，配套有相应的物料运输系统、配料及混合系统、布料精除尘系统、排料系统，以及相对应的供风系统、供电自动化系统、供水系统、监测和控制系统，同时还要考虑例外情况出现时的旁通装置。

3主要经济技术指标分析

3.1改造后要实现的主要经济技术指标。竖冷机项目改造完成后，烧结矿的各项经济技术指标有明显提升，充分回收了烧结矿的显热资源，回收蒸汽用于烧结的主抽风机拖动，大大降低了烧结的工序能耗，成为国内同类型烧结机的节能典范。3.2改造后竖冷机与环冷机的指标对比。

4经济效益分析铸造烧结机日产烧结矿

4000t，年产烧结矿140万t，竖冷机项目投用以后，烧结矿发电量可达到28kWh/t，每度电0.6元/kWh，每年增加发电效益2350万元，投资2年可回收成本。

5结语

相比传统烧结环冷技术，竖冷机冷却烧结矿有着先天的优势，冷却效果好，余热回收量大，克服了传统环冷漏风率高、余热回收量少的缺点，而且对于烧结环保除尘有良好的效果。采用竖冷机冷却技术，能够使烧结工序能耗大大降低，同时让烧结工序的生产变得更加清洁高效。但作为烧结工序余热回收的一项新技术，仍然存在一些问题，该技术更适合中小型烧结机，对于大型烧结机存在冷却不均匀，投资较大的问题，这都需要科技工作者继续深入研究，把竖冷机冷却技术全面推广。

参考文献

冷却技术范文篇10

关键词：被动技术建筑节能太阳能

1.引言

在人口不断膨胀，地球环境被破坏，资源枯竭等问题困扰人类的今天，能源和环境这一课题引起全世界范围的关注。能源和环境之间有着密不可分的联系，能源的消耗会对周围环境产生一定程度的污染并且能源的有限性也使得人们越来越重视能源问题。早在70年代能源危机之后，人们对“节能”产生了一种新的道德观，这种道德观认为，节能假如不是一种生活方式，那么一定是一种生活的必需。[13]如今，节能已经成为国家政策，它已经被赋予了新的含义——能量的有效利用。但是在现代建筑设计中，人们往往较为注重建筑物的几何外观，使用了许多玻璃幕墙等外表美观的建筑形式，因而大大增加了建筑能耗。建筑能耗在总能耗中所占比例较大，并且随着现代化生活水平的提高而逐步增长。能源的消耗不仅加剧了地球矿物燃料的日益紧缺和枯竭，而且严重污染了地球环境。由表1[2、10]中可以看出，工业发达国家建筑能耗占总能耗的30％～40％，我国建筑能耗业占总能耗的10％以上。[2]因此建筑节能潜力很大。在全面深入贯彻21世纪议程和实施可持续发展战略的今天，建筑节能已成为未来建筑的发展方向和人类社会共识。

表1.建筑能耗占总能耗的比例国家

美国

英国

瑞典

丹麦

荷兰

意大利

加拿大

比利时

日本

建筑能耗占总能耗的比例（％）

31.9

34.3

33.9

42.4

33.9

27.4

31.8

31.8

20.3

建筑能耗中空调能耗占主要部分，随着人们对生活标准、工作环境要求的提高和空调技术的迅猛发展，空调能耗业已惊人的速度增加，于是人们开始不断的寻求空调节能的途径。在帮助创造建筑物内舒适的热力学环境方面，古建筑学就包含了许多被动特色。但是在现代建筑设计中，人们渐渐忽略了被动方式而用机械系统来给建筑物供热、供冷。然而，在能源危机之后，人们开始重新对利用被动方式给建筑物供热、供冷产生兴趣。被动冷却可以被定义为利用自然的方法从建筑物中移走热量，通过对流、蒸发和辐射或者是通过相邻部分传导和对流的方式防止从大气中吸热。[3]被动技术与机械系统相比具有节能、对环境无污染等优点。被动技术利用自然的太阳能、风、水等无污染的能源对建筑物进行冷却或加温，避免了机械系统使用氟利昂等制冷剂对臭氧层的破坏，有利于环境保护。

建筑物能耗中的空调能耗在夏季或是在气候炎热的地区日间出现峰值，给地区及国家的电力能源等系统带来了强大的负担。在我国，1999～2000年兴建住宅约55亿㎡，此外，随着人们对室内舒适性要求的不断提高，过去一些非采暖地区越来越广泛的使用采暖设施，制冷空调设备也在全国范围内得到普及。据统计，我国2000年空调年产量已超过1340万台。[4]由此可见，今后我国空调能耗必将急剧增加。另外，生活热水的提供也将大大增加建筑能耗，这都将给能源、电力、和环境造成巨大的压力。在我国，部分地区有着丰富的太阳能资源，太阳能是一种巨大的、可再生的、无污染的能源，如果能将丰富的太阳能充分的收集利用不仅能减少空调能耗中用来抵消太阳辐射热的负荷，还可以利用太阳能加热水以提供生活热水，这样就大大的缓解了社会各个部门的压力，有利于社会的进步和经济的发展。

2.我国的太阳能资源

我国地处18°～54°之间，幅员辽阔，拥有极其丰富的太阳能资源，全国约由三分之二以上的地区太阳能利用条件良好，年日照时间大于2000h左右，尤其是西北地区和青藏高原，年平均日照时间在3000h左右。西藏拉萨素有“阳光城”之美称；华北和内蒙古一带日照条件也较优越；东南海域许多岛屿也有足够的太阳能资源。据估计，我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50×1018KJ全国各地太阳年辐射总量达335～837KJ/㎝2。若按各地太阳年辐射总量来划分，我国大致可分为五个太阳能资源带，如表2所示。[4]

表2中国太阳能资源的划分地区分类

年日照时数

（h）

年辐射总量

（KJ/㎝2）

相当于燃烧标煤（Kg)

包括地区

与国外相当的地区

一

2800～3300

670～837

230～280

宁夏北部、甘肃北部、新疆东南部、青海西部与西藏西部

印度和巴基斯坦北部

二

3000～3200

586～670

200～230

河北北部、山西北部、内蒙古和宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部

印度尼西亚的雅加达一带

三

2200～3000

502～586

170～200

北京、山东、河南、河北东部、山西南部、新疆北部、云南、陕西、甘肃东南部、广东和福建南部

美国的华盛顿地区

四

1400～2200

419～502

140～170

湖北、湖南、江西、浙江、广西和广东北部、江苏和安徽的南部、陕西南部、黑龙江

意大利的米兰地区

五

1000～1400

335～419

110～140

四川、贵州

法国的巴黎和俄罗斯的莫斯科地区

研究结果表明，在太阳能利用方面具有经济价值的地区是年辐射总量高于2200h的地区。因此，我国具有在大部分地区建筑物中推广应用太阳能利用技术的良好条件，尤其是西北干旱地区、青藏高原以及常规能源短缺或电力紧张的地区更应该重视太阳能的开发和利用。

3.被动冷却技术在建筑物中的应用方式

随着人们对于环境污染问题越来越重视、对于室内空气品质要求的不断提高，在不断加紧研究和推行空调节能，改善室内空气条件，寻找替代冷煤的同时，许多国家都在积极的探索利用自然条件的冷却方法。[9]实践证明，在提高维护结构隔热性能以大大减少空调负荷的基础上，配以自然冷却的技术和措施，对很多地区而言非常有效的。这些技术和措施一般被称为被动冷却和混合冷却。被动冷却在建筑物中的应用方式可按照作用对象的不同分为四类：第一类主要是对建筑物屋顶进行冷却（设置蓄水屋顶、含湿材料、加盖隔热板、设置空气层等）；第二类主要是对建筑物墙体进行冷却（在墙体中间设置空间层）；第三类主要是对建筑物的窗、玻璃幕、阳台等透光部分进行冷却（设置遮阳、水帘等）；第四类主要是对建筑物室内地板进行冷却（建地下室等）。

3.1应用于建筑物屋顶的被动冷却技术

对于一个单层建筑物，四面都暴露于太阳下，在夏季建筑物吸入的热量有36.7％是由屋顶获得。一般的，屋顶始终暴露于太阳之下，而四侧墙体不受阳光照射，因此在那种情况下，建筑物获得的热量大概有50％或更多来自于屋顶。[3]因为屋顶吸热是建筑物吸热的主要来源，因此对于如何减少屋顶的吸热成为减少建筑物能耗的关键。

3.1.1屋面水池

屋顶水池是唯一的一种同时可用于夏季供冷、冬季供暖的被动系统。最常用的系统是在坚固并高导热的平顶上设置浅水池。屋顶蓄水后,太阳的辐射热由于水分的不断蒸发而减缓,由于水层的吸收作用也要夺走部分辐射热,从而可以有效的防止建筑物屋顶房间的过热.同时,由于屋面的防水层是处在水层之下,不直接受太阳紫外线的强烈照射,可以延缓材料老化.对于刚性防水屋面,蓄水层还可以缓解温度伸缩的胀力,减少屋面开裂的可能性.[5]而且蓄水的水层厚度时的水层对于太阳能的透射率降低,但是吸收率有所增加.很多国家已开始采用这种蓄水屋面,如原苏联已大面积将蓄水屋面用于纺织工厂及其他工业厂房,[5、11]法国和美国也不同程度的应用了蓄水屋面,在我国四川也采用了蓄水屋面,综合效果较令人满意.[9]

另外还可以在水池上设置一层隔热板，在夏季，在日间水池由隔热板覆盖，夜间可移动的隔热板移走并且通过夜间冷却使水冷却。建筑物热量通过屋顶由室内传至周围环境并且获得冷却。通过使用带有隔热板的屋顶水池可使得屋顶得热减小，它减少了屋顶吸收的太阳辐射。在冬季，可移动隔热板在日间移开，以便水池里的水吸收太阳辐射热并加热建筑物。水池在夜间盖上隔热板以便于水池中热的水将热量传进建筑物。外观如图1，结构如图2。[3]

3.1.2屋面铺设含湿材料

蒸发冷却是最重要的被动冷却过程，无论何时，只要含湿材料或是材料湿表面的水蒸气压力高于周围环境大气中的水蒸气分压力，蒸发冷却都可以进行。此类蒸发冷却采用在建筑物面上铺设一层含湿材料(如图3)[8],此层材料依靠淋水或天然降水来补充含湿层水分。当材料含湿后受太阳辐射和大气对流及天空长波辐射换热,内部水分通过热湿迁移机理的作用迁移至表面并在此蒸发。[8]含湿多孔体水分蒸发过程是众多因素综合作用的结果,如液体扩散、毛细流动、蒸发凝结、压力梯度、重力等。[7]

图3.多孔材料屋顶结构

屋顶铺设含水的粗麻布袋是比较原始的铺设材料，经过长时间的试验和实践研究，人们发现了许多新型的屋顶含湿材料，这些材料的蒸发冷却效果要远远好于粗麻布袋，如多孔含湿材料等。由于太阳辐射给屋顶带来的热量也使含湿材料中的水分蒸发，因此，太阳辐射热强度一定程度的增大不但不会增加屋顶吸热，反而会使得蒸发冷却效果增强，屋顶降温效果更好，另外风速较大也可以使得蒸发冷却效果增强。由此可以看出，蒸发冷却技术对于在太阳辐射强度大、风速大的干旱地区的建筑物非常适用。通过这种技术，室内干球温度可以接近于室外的湿球温度。多孔含湿材料层被动蒸发冷却的降温方法效果显著，建筑屋面降温约25℃屋顶内表面降温约5℃优于现行传统的蓄水屋面。[11]

3.1.3屋顶设置空气隔热层

在屋顶上设置一空气隔热层（如图4）[3]可使建筑物屋顶得热量减小。一般情况下是在屋顶放置一些导热性能较低的支撑物，并在上面改一层隔热板，这样在屋顶和隔热板之间就形成了一个空气层。这个空气层就起到了隔热作用，不但可以通过隔热板而使屋顶太阳辐射得热减少，还可以通过空气层的隔热作用使得隔热板到屋顶的传热减少，从而减少室内得热。在屋顶设置空气隔热层可以避免屋顶水池和含湿材料两种情况中屋顶防腐和绝湿层的问题，但是这种方式只能在减少建筑物得热方面有一定作用，比较单一。

3.2应用于建筑物墙体的被动冷却技术

建筑物维护结构内部存有空间层有可能大大提高建筑物热阻值，使得建筑物维护结构热量的散失和获得都降低，并且无论是在冬季还是夏季都可以获得能量以保持适合的室内空气温度。另外还可以提高用户的舒适性——随着冬夏的不同通过升高或降低墙体内表面温度——大多数情况下，可以将体系统热量需求和制冷系统制冷能量的需求，并防止在冷气候条件下墙体结露。采用建筑物墙体内空间层通风而不是采用密封墙体节约了大量能源，尤其是当空间内通风层的通风是通过排风口处的风扇来实现的时候能够节约更多的能源。

图5.蒸发冷却系统示意图

对于不同类型墙体和不同的通风、排风量，无论是密封的墙体还是通风墙体，大量用在空间层内流动的空气来自于一个蒸发冷却过程的饱和空气时，来源于维护结构的得热远远小于通风空间层从室内处的得热，甚至来说，对于封闭墙体也是一样的。在一些情况下，甚至于考虑到通风扇的能耗，部分的节能率可以大于100％（与通风墙的热量散失有关）。[6]此外，发展可能会沿着利用供应的空间层内遗留的通风空气流去回收空气与空气之间的热交换，应用于室内空调环境以减少空调能耗。

3.3应用于建筑物窗、玻璃幕、阳台等的被动冷却技术

这种冷却技术提出在位于低层层建筑物的公寓，通过在私人部分的开放空间和阳台上设置一个简单水帘的方法进行空间冷却。图5[1]显示的是一种在自然通风协助下暴露水帘的蒸发冷却系统。水流沿着尼龙线或其它丝线垂直下落，使暴露在空气中的水表面积最大，丝线的排列要使流下的水形成水帘，并使得水流与流过的空气流相互垂直。

水通过小型水泵由位于系统底部的水槽提升到上部，并沿丝线流下回到水槽.流过系统的空气被冷却加湿。如果使水和空气充分接触并使水和出口处的空气均达到平衡态（饱和），那么系统里的空气达到的温度将接近于出口处空气的湿球温度。由于水不断蒸发而使系统水分流失，因此需要给水槽补充水。图6是一个所提出的冷却系统的外观。

图6.建筑物外表面蒸发冷却系统外观

3.4应用于建筑物地板的被动冷却技术

这种被动冷却技术与建筑物的结构有较大联系，主要是在建筑物下的地面以下建构一个地下结构（譬如地下室、储藏室等），这种结构主要是使得建筑物地面蓄热能力增强，是建筑物室内空气温度曲线较为平稳，室内温度变化幅度较小，与其它冷却方法相结合使得室内条件较为接近舒适度条件。

4.被动冷却技术的发展回顾及其在建筑节能中的应用前景

早在20世纪30年代末期美国的克萨斯大学的学者就提出利用屋顶蓄水来降低屋免得温度，但当时由于结构上的原因没有能够实现这项构造措施。1940年Houghten等人首次对屋顶蓄水和洒水两种情况的蒸发冷却效果进行了考察研究，证明了两种方法的有效性。1958年，我国学者赵鸿佐（1959）等对瓦屋面的间歇加湿降温问题作了研究，这项研究为研究含水材料层的蒸发问题提供了良好的思路。[5]

由于被动冷却技术具有节能、环保的特点，并且对于室内空气冷却效果显著，长期以来这种冷却技术倍受人们关注。特别是在我国经济、工业的各个产业都迅速发展的今天，能源的大量消耗、环境污染严重，这些都促使人们更加的关注寻找新的冷却方法以减少能源的消耗和环境污染。被动冷却技术就是这样一种冷却方式，它利用太阳能、自然风、蒸发冷却等自然的方法对建筑物进行冷却。因此在未来对于减少环境污染和能源消耗的研究中，我们应该对被动冷却技术的发展和应用给予更大的关注。首先应该在全社会范围内使得人们了解能源消耗、环境污染的严峻性，从而使得人们认识到建筑节能的重要性以及被动冷却技术的在建筑节能中应用的必要性。其次就要求科研工作者要继续努力，在总结过去经验的同时大力的研究开发效果更佳、经济性更好的被动冷却应用方法。

新世纪已经来临，科技的进步和经济的发展都对能源与环境提出了更高的要求，随着我国改革开放的深入，在“科技兴国”的国策指引下，符合可持续发展战略要求的被动冷却技术必将得到长足的发展，在我国建筑物节能应用中会有广阔的发展前景。

参考文献

1.ZahraGhiabaklou.Thermalcomfortpredictionforanewpassivecoolingsystem.BuildingandEnvironment,2003.

2.董琳，龙惟定.绿色建筑与暖通空调.建筑热能通风空调，2003年第3期.

3.N.M.Nahar,P.Sharma,M.M.Purohit.Performanceofdifferentpassivetechniquesforcoolingofbuildingsinaridregions.BuildingandEnviornment.2003.

4.旷玉辉，王如竹.太阳能热利用在我国建筑节能中的应用和展望.制冷与空调，2001年8月

5.孟庆林.建筑物表面被动蒸发冷却.华南理工大学出版社,2001年2月.

6.M.CappelliD’Orazio,C.CianfriniandM.Corcione,ENERGYSAVINGBYEVAPORATIVEAIR-COOLINGPROCESSESINBUILDING-ENVELOPEVENTILATEDAIRSPACES.HeatandTechnology,1999.

7.王子介.建筑物被冻冷却与混合冷却的方法.暖通空调,1998年第6期.

8.孟庆林.建筑屋面利用含湿多孔材料被动蒸发降温技术研究.重庆建筑大学学报,1997年12月第6期.

9.孟庆林.建筑屋面太阳能被动蒸发冷却研究.太阳能学报,1996年7月第3期.

10.钱以明.高层建筑空调与节能。同济大学出版社，1990.

11.刚性蓄水屋面.南方轻型屋盖热工设计研究.四川省建筑科学研究院,1980年.