蒸发传热立管式蒸发

蒸发冷却被应用于工业过程和空调系统中以降低不同流体的温度,其工作过程涉及空气和水的两相流、两相流的传热传质及传热和传质间的耦合。文献 主要研究了立管式蒸发式冷凝器的传热特性,建立了一个一维、稳态的性能计算模型.实验结果表明,气-液界面的热阻是立管式蒸发式冷凝器热传递过程中的主要热阻,弹簧插入物有助于提高其传热性能.所得的结论为该种设备的设计提供了更多的参考信息.

实际制冷系统中的制冷剂含有压缩机的润滑油。文献 研究了制冷剂中润滑油不同含油率时水平管降膜式蒸发传热特性。工质为R134a，含油率分别为0.5%、1.2%、5.1%，蒸发温度为6℃，热流密度范围为30～65kW/m2，工质喷淋密度分别为0.13kg/(s·m)，0.17kg/(s·m)、0.21 kg/(s·m)，测试段采用表面强化的铜管．实验结果表明：含油率从0.5%增大到5.1%，管外传热性能逐渐提高，当喷淋密度增加，管外换热系数也会提高，但随着含油率的增加，换热系数的增加幅度不大；一定含量的润滑油能增大R134a水平管降膜蒸发的换热系数．

水平管降膜蒸发技术作为一种高效的传热手段被广泛应用于海水淡化、化学工程、石油工业、制冷工业、食品加工等方面。在水平管降膜蒸发中，气液容易迅速分离，传热温差小，因而比竖管降膜与浸没管蒸发具有更好的传热效果。而且在作为热法海水淡化主要技术的多效蒸发(multi．effect distillation，MED)设备中，操作温度一般低于70℃，水平管降膜蒸发展现出良好的综合特性。文献 以水为工质，对直径为19 mm的铝黄铜管外降膜蒸发传热过程进行实验研究。实验通过测量管表面和饱蒸气温度，计算得到平均和局部传热系数。由实验数据分析喷淋密度、蒸发温度、热流密度、管间距等参数对管外平均传热系数的影响，并与直径25．4mm铝黄铜管降膜蒸发传热系数进行比较，讨论局部传热系数随周向角度的变化。结果表明，在实验范围内，管外平均传热系数随温度的升高而增大，随喷淋密度的增大先增大，后略微下降。小管径管的降膜蒸发传热系数大于大管径管的传热系数。

板式换热器主要原理是利用强流空气与液膜之间的蒸发换热强化传热，板式换热器主要分为平板式换热器以及波纹板换热器。相比较传统的换热器，板式换热器有以下优点。首先，板式换热器能节约能源，蒸发式换热器不仅结合了传统板式换热器以及空冷式换热器，在一定程度上减少了水泵的输入功率，而且它内部的水温基本接近于湿球的温度，比传统的换热器低了不少。其次它还能节约水资源，传统的换热器对水的利用率不高，但是蒸发式换热器对水的利用率很高，经计算，蒸发式换热器的用水量为传统换热器的 5%~15%。此外，蒸发换热器不仅安装维护简单，而且运行成本较传统的换热器更低，并不需要安装冷却塔。除了以上特点之外，蒸发式换热器还有环保、排量小、占地面积小、节约整体成本等优点，所以在工业生产中被广泛使用。文献 主要采用了计算机数值模拟的方法对板式换热器降膜蒸发换热过程进行模拟，对影响板式蒸发换热器换热性能的各项因素进行了研究，并且为板式换热器的结构设计和优化运行提供了相关的指导，为全面提升板式蒸发换热器的理论和技术水平奠定基础。

蒸发式冷凝器是一种高效换热器，具有能耗低、耗水量小、运行费用低、投资少等优点。蒸发式冷凝器消耗的水量只占水冷式冷凝器的5%～10%，耗电量占40%。此外，其冷凝温度比风冷式冷凝器低8～11℃，比水冷式冷凝器低4～10℃，可以保持在35～37℃以下。蒸发式冷凝器与风冷式相比，压缩机动力消耗可节约30%以上；与水冷式相比，压缩机动力消耗可节约10%以上。蒸发式冷凝器循环水量只占水冷式的30%～60%。鉴于板式换热器具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等优点，文献 实验采用板式换热器，对喷淋蒸发板式冷凝器的传热性能进行理论分析与实验研究，建立其特性实验系统和模型，着重研究蒸发式冷凝器板外水和空气侧的传热性能，并得出适合喷淋蒸发板式冷凝器的计算关联式，以指导该冷凝器的设计计算和热阻分析。研究表明：湿球温度、板片间距、喷水量和风量均是影响喷淋蒸发板式冷凝器传热性能的主要因素。

毛细结构中的相变现象广泛存在于自然界和许多领域中，是一个较为复杂的传热传质现象，迄今对其机理还缺乏比较系统的认识。随着科学技术的迅速发展，近几年在前苏联、美国和德国等技术发达国家业已开始了这方面相关的研究工作。毛细结构中的蒸发传热过程与常规蒸发过程在本质上有差异。毛细管是毛细多孔材料的基本结构形式之一，其有效孔径可由毫米量级到数十纳米量级，并在化工、制冷和空间技术等许多方面具有广泛的应用背景。毛细管内的汽化和凝结过程是复杂毛细结构中汽液相变过程的基础。

汽液弯月面上的蒸发传热过程因在各种毛细材料中的汽液两相过程中起着相当重要的作用而受到重视。P.C.W ayner Jr、S.A.Kovalev和S.L.Solovyev以及D .Khrustalev等研究了汽液弯月界面上的蒸发传热过程，并指出其扩展微细液膜区在整个弯月面的传热过程中起着重要的作用。毛细管内的蒸发是一个毛细管内所形成的空间弯曲界面上的热质传递过程,热量的传递主要通过相变过程中质量的迁移来实现。

文献 在综合考虑毛细管内扩展微细液膜和弯月界面上传热传质过程的基础上，对毛细管内的蒸发传热机理进行较为深入的分析，提出了其传热性能的计算方法，并作了实例计算。毛细管内的蒸发弯月面可分为平衡稳定液膜区、过渡液膜区和弯月面弯曲区。热质传递过程发生在过渡液膜区和弯月面弯曲区。计算结果表明:在过渡液膜区具有很高的换热系数，毛细管径的增大将导致毛细管内换热系数的下降。2100433B

按热源种类不同分为：空气源热泵，水源热泵，地源热泵，双源热泵（水源热泵和空气源热泵结合）等。

热泵空气源热泵

原理

空气源热泵在运行中，蒸发器从空气中的环境热能中吸取热量以蒸发传热工质，工质蒸气经压缩机压缩后压力和温度上升，高温蒸气通过黏结在贮水箱外表面的特制环形管时，冷凝器冷凝成液体，将热量传递给空气源热泵贮水箱中的水。

热泵工质

空气源热泵传热工质是一种特殊物质，常压下其沸点为零下40℃，凝固点为零下100℃以下，该物质冷的时候是液体，但很容易被蒸发成气体，反之亦然。在实际运行中，空气源热泵中传热工质的蒸发极限温度为零下20℃左右，因此5℃的环境温度对如此低的温度也是“热”的，甚至下雪的温度，比如说0℃，相比之下也是热的，因此，仍可交换一些热能。

热泵水源热泵

原理

地球表面浅层水源（一般在1000 米以内），如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵技术的工作原理就是：通过输入少量高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。水体分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在夏季将建筑物中的热量“取”出来，释放到水体中去，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给建筑物室内制冷的目的；而冬季，则是通过水源热泵机组，从水源中“提取”热能，送到建筑物中采暖。

优势

与锅炉（电、燃料）和空气源热泵的供热系统相比，水源热泵具明显的优势。锅炉供热只能将90%～98%的电能或70%～90%的燃料内能转化为热量，供用户使用，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量；由于水源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10～25℃，其制冷、制热系数可达3.5～4.4，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50%～60%。因此，近十几年来，水源热泵空调系统在北美及中、北欧等国家取得了较快的发展，中国的水源热泵市场也日趋活跃，使该项技术得到了相当广泛的应用，成为一种有效的供热和供冷空调技术。

热泵地源热泵

地源热泵是一种利用浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调设备。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现由低温位热能向高温位热能转移。地能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。通常地源热泵消耗1kWh的能量，用户可以得到4kWh以上的热量或冷量。

热泵高温空气能热泵

高温空气能热泵从字面来理解是指制热出水温度高于60℃（即：高温热水）或出风温度能够达到 80 ℃以上的热泵（即：高温烘干热泵）。相对今天市场上热销的常规热泵而言，常规热水温度一般是55℃以下，而新一代高温空气能热泵可制取高达85℃左右的高温热水，能够运用于电镀，巴氏消毒，屠宰，玻璃清洗，印染等行业。

工作原理

高温空气能热泵工作原理是：利用逆卡诺循环原理，通过自然能(空气蓄热)获取低温热源，经系统高效集热整合后成为高温热源，用来取(供)暖、干燥或供应热水。

优点

高温空气能热泵的四大优点：第一，节能，有利于能源的综合利用，高温空气能热泵是把空气中的低温热能吸收进来，经过压缩机压缩后转化为高温热能，其节能效果相当显著；第二，有利于环境保护；第三，冷热结合，设备应用率高，节省出投资，第四，因为它是电驱动，调控比较方便。相比电锅炉，可以节约50%以上的电力消耗，而且减少了经常更换电热管的麻烦；相比传统煤锅炉和燃油锅炉，无污染，无排放，安全，省去了每年例行的安检，省去了专业的锅炉工，全自动控温，运行费用也大幅降低50%以上。高温热泵能够完成某种特殊领域供热供冷需求的热泵。一般来讲，高温空气能热泵采用专门的热泵压缩机，特殊的制冷剂及系统。