吴雪 张娅楠

【摘要】制冷系统中四个关键设备之一就有冷凝器，制冷系统冷凝温度直接关系着总体系统性能。夏季空调荷载较大的时间段内，高温天气促使冷凝器荷载持续上升。增多冷凝器数目能够满足系统要求及降低电量消耗与制冷系统运行成本，最终节能效果及减小系统运作压力效果明显，从而降低了夏季高温天气下运行风险性，但同时相关设备初始成本则会提升，并且所占用的面积更大，有着非常复杂的布管及更大的系统，很多运用空调过多的城市来讲，这严重影响了制冷系统广泛应用。本文从经济性角度分析了风冷、水冷、蒸发式冷凝器制冷系统，并提出了各自适用地区。

【关键词】风冷；水冷；蒸发式冷凝器

常见冷凝器通常是依据冷却介质及方式分为三类，水冷冷凝器及空冷冷凝器和蒸发式冷凝器这三种。水冷冷凝器技术相对成熟且使用广泛，结构非常紧凑及应用便捷，性能稳定，不过此方式衰减程度较快，效率偏低，加上需要配备循环水系统。风冷冷凝器性能较为稳定，却是体积偏大，设备成本偏高，传热系数偏低，效果不高，运作压力偏高。蒸发式冷凝器关键是采用水蒸发洗手潜热完成传热，属于一种高效且节能的换热设备装置。因此分析风冷、水冷、蒸发式冷凝器制冷系统的经济性分析是有着极大现实意义。

一、三种冷凝器能耗对比

本文分析计算是采用制冷量是320kW，冷凝器负荷是145kW制冷系统。

1、蒸发式冷凝器功耗计算

风机功率计算公式：

上式中 表示单位冷凝负荷风机功率，（W/kW）； 则是表示风机风压，（Pa）； 则是表示相应单位冷凝负荷风量，（通常取值为0.03 ）。

水泵功率公式：

上式中 是表示单位冷凝负荷水泵功率，（ ）；9.8则是表示加速度值； 是表示相应单位冷凝负荷水流量，（通常是取值0.018 ）；H是表示水泵扬程，（m）。

2、水冷冷凝器功耗计算

冷负荷计算公式：

上式中 是表示冷凝负荷，（ ）； 则是表示冷却水流量，（ ℃）；Cw则是表示水比热； 则是表示冷凝器进口及出口位置冷却水温差。

冷却塔风机功率公式：

上式中A代表冷却塔风机功率及水流量比

3、风冷机冷凝器功耗计算

风机功率：

上式中 是表示风机风量； 则是表示风机风压； 是表示风机效率； 则是表示传动效率（直连 =1及皮带传动 =0.9）。

此次功耗计算单位冷凝负荷风量取为1274.1L/s，则风机风压为0.02916m ，则风机效率为80%。

二、实验性能分析

不同类型冷凝器，组成结构特征及传热介质和换热方法都有着很大差异。风冷式通常都是空气显热换热，而水冷则是水流显热换热，蒸发式是空气显热及水的蒸发潜热换热，其间换热冷却性能有着很大不同之处。

本文实验时采用三种不同冷凝器溴化锂制冷系统展开实验，该类实验系统大多数设备均是一样的，一套是使用壳管式水冷式冷凝器，一套为风冷式冷凝器，再者就是逆流蒸发式冷凝器，这可以看作为冷却塔，水泵及壳管式冷凝器，该蒸发式冷凝器的传热盘管是使用椭圆无缝管，采用高效水分配置系统。将这三套设备置于一个房间，房间的温度及湿度通过进入房间的空气施以调节，实验运行条件为：相同蒸发压力及温度和冷凝温度，使用电压控制冷。

物理数据测量：这里的测量是包括温度及压力和质量流量，加上电压及电流等方面的测量。采用J型热电偶和耐震压力表进行关键设备测量，测量其进口及出口温度和压力，制冷剂流进测量是采用电磁流量计，冷却水流量则是使用转子流量计进行测量。

此次试验最终目的是系统运行能耗低，着眼于经济学角度分析这三种冷凝器的优缺势，观察比较其散热速率及散热系数和系统制冷量，加上制冷系数这几个方面，最终对实验测量值进行计算而获得结果。

散热系数表示冷凝器的散热速度，制冷系数可以有效衡量制冷循环经济性。经过试验观察可得，水冷式冷凝器的散热速率最大，则蒸发式冷凝器相对偏小，风冷式冷凝器则不如其他两类。此系统不可以从制冷介质方面获得充足使得热量，风冷式制冷系统的制冷量偏低。增大风量及风速能够攻克相关不足之处，不过这也是需要诸多能量消耗。若是蒸发温度是零下二十四摄氏度则蒸发式冷凝器制冷系统要比风冷式冷凝器制冷系统散热速率大。蒸发温度为零下四摄氏度时则水冷式冷凝器制冷系统及蒸发式冷凝器散热速率差距较大。

风冷式冷凝器散热系数大，这关键是由于风冷式冷凝器系统的蒸发制冷量偏小，提升散热系数。蒸发温度为零下八摄氏度时则蒸发冷凝器系统的散热系数大于水冷式。水冷式冷凝器制冷系统偏大，这三种系统负荷状态最小时则蒸发温度处在零下二十四摄氏度，蒸发式冷凝器制冷系统制冷系数大于风冷式。

這三类冷凝器系统制冷量，均是随着蒸发温度变化而出现变化，处于偏低蒸发温度时段则水冷式冷凝器系统制冷最大。

结束语

经实验可得，蒸发式冷凝器总功耗小于风冷式及水冷式，节约功耗大约为二分之一，循环水量是水冷式的八分之一。此系统是采用水膜蒸发汽化潜热大于水冷式及风冷式，因此最终的功耗偏少且冷却水量也随之降低。总之，水冷式冷凝器及蒸发式这两类冷凝系统好在：冷凝器传热性能较好的冷却介质。蒸发式冷凝器散热性能好于水冷式，则水冷式制冷系数及制冷量均大于蒸发式，不过蒸发式冷凝器制冷成本偏低且性能优良。

总而言之，蒸发式冷凝器属于冷凝器及冷却塔组合装置，关键是使用水蒸发吸收潜热来传递热量，此次实验蒸发式冷凝器制冷系统各方面性能较好。风冷式冷凝器运行便捷，维护简单，并且设备早期所需成本偏低，适应于一些水资源匮乏的地区，则蒸发式冷凝器要比空冷室冷凝器性能更加节约，要比水冷式更为节约水及占地面积，总体系统性能较为良好，水冷式则大多数运用在冷凝负荷偏大且环境温度较高的地区或场所。

参考文献

[1]江沿源，钟桂龙.风冷、水冷和蒸发式冷凝器制冷系统经济性研究[J].广东化工，2014（8）.

[2]朱冬生，沈家龙，蒋翔，唐广栋，欧阳惕.蒸发式冷凝器性能研究及强化[J].制冷学报，2013（16）.

[3]张建一，秘文涛.工业用蒸发式和水冷式冷凝器的循环水量和能耗研究[J].低温与超导，2012（16）.

[4]庄友明.蒸发式冷凝器及水冷式冷凝器能耗和经济性分析[J].制冷，2012（5）.