Vývoj a súčasný stav technológie uzavretej chladiacej veže

V otvorenej chladiacej veži je chladiaca voda v priamom kontakte so vzduchom, takže po určitom čase používania bude chladiaca voda znečistená a ťažko sa čistí, čo spôsobí upchatie potrubia a efekt prenosu tepla zariadenia na zníženie. Uzavretá chladiaca veža môže tejto situácii zabrániť. Pracovná kvapalina v potrubí neprichádza do priameho kontaktu so vzduchom, čím sa udržiava čistá.
Uzavretá chladiaca veža vznikla z odparovacieho chladiča, ktorý začal v polovici minulého storočia. S rozvojom chemického, hutníckeho a elektronického priemyslu sa postupne začala využívať. Už v roku 250 pred Kristom vedeli starí Egypťania využiť odparovanie vody na chladenie. V minulom storočí krajiny po celom svete tiež viedli mnohostranný výskum technológie odparovacieho chladenia. V 70. rokoch 20. storočia sa v dôsledku energetickej krízy postupne začala venovať pozornosť aplikácii technológie chladenia odparovaním. V osemdesiatych rokoch, keď sa zistilo, že katastrofická klíma, ktorá predstavuje obrovskú hrozbu pre prežitie ľudstva, súvisí s klimatizačným a chladiarenským priemyslom, sa rýchlo rozvinuli technológie pasívneho chladenia, ako napríklad technológia chladenia odparovaním, ktorá využívala prírodné podmienky na získanie chladiacej kapacity. Na tento účel zriadila americká ASHRAE technickú komisiu s názvom „Evaporative Cooling“ na podporu aplikácie technológie odparovacieho chladenia, zhromažďovanie a zverejňovanie údajov o aplikácii, inštalácii, prevádzke a údržbe systémov odparovacieho chladenia, zverejňovanie špecifikácií a noriem a potvrdzovanie a odmeňovať výskum v oblasti chladenia odparovaním, aby sa podporilo používanie zariadení na chladenie odparovaním na celom svete.
Parker a Treyball na základe ignorovania množstva vody odparenej do chladiaceho vzduchu predpokladali, že entalpia nasýteného vzduchu pri izbovej teplote sa považuje za lineárnu funkciu teploty, a vysvetlili mechanizmus prenosu tepla a prenosu hmoty odparovacieho chladiča z prenos tepla a prenos hmoty média v trubici odparovacieho chladiča a pomocou experimentov sa získal korelačný vzorec koeficientu filmu prenosu tepla.
Mazushina navrhol výpočtovú metódu pre tepelný výpočet odparovacieho chladiča, ktorý môže predpokladať, že teplota rozstrekovanej vody mimo trubice je konštantná alebo že sa mení teplota rozstrekovaného vodného filmu, a zaviedol súbor návrhových výpočtových metód pre výmenníky tepla. podrobne v príručke výmenníka tepla, ktorú zostavil.
Webb zjednotil teoretické modely chladiacich veží, odparovacích kondenzátorov a odparovacích chladičov a koeficient prestupu tepla vodného filmu a koeficient prestupu hmoty prenesený do vzduchu cez vodný film boli vyjadrené rôznymi koeficientmi. Následne Webb a Villacres použili tri algoritmy a výpočtové modely na opis a analýzu chladiacich veží, chladičov tekutín a odparovacích kondenzátorov.
Peterson použil numerickú simuláciu na analýzu nepriameho chladenia odparovaním, ale porovnanie medzi numerickou simuláciou a experimentálnymi testovacími údajmi ukázalo, že model mal určité nedostatky v presnom predpovedaní systémových úspor energie a charakteristík systému za určitých prevádzkových podmienok. Za tejto podmienky Peterson odporučil použiť korelačný koeficient získaný z testovacích údajov na získanie potrebného konštrukčného a charakteristického základu.
Wo Jciech Zalewski navrhol matematický model pre vodu a vzduch na chladenie tekutiny v cievke v protiprúdovej forme a získal koeficient prenosu hmoty použitím analógie medzi prenosom tepla a prenosom hmoty. Jorge Facao vykonal test prenosu tepla a hmoty na malej uzavretej chladiacej veži, upravil koreláciu procesu prenosu tepla a získaný vzťah prenosu tepla a hmoty bol v súlade so zjednodušeným teoretickým modelom.
Určitá práca bola vykonaná aj vo výskume technológie odparovacieho chladenia v Číne, vrátane štúdia teórie odparovacieho chladenia a testovania výkonu uzavretých chladiacich veží.
Liu Nailing a kol. študoval štrukturálnu optimalizáciu rúrkového odparovacieho chladiča uzavretej chladiacej veže s minimálnou teplovýmennou plochou a minimálnym odporom ako obmedzujúcimi podmienkami a analyzoval vplyv konštrukčných parametrov na oblasť rúrkového výparného chladiča a spotrebu energie. ventilátora a vodného čerpadla.
Li Zijun a kol. vzali za výskumný objekt rôzne protiprúdové uzavreté moduly výmeny tepla chladiacej veže, analyzovali rozloženie teploty vody v rôznych podmienkach a navrhli súbor metód tepelných výpočtov.
Liu Jing analyzoval mechanizmus výmeny tepla chladiaceho procesu uzavretej chladiacej veže, vytvoril model výmeny tepla v ustálenom stave a na základe výsledkov analytického riešenia zostavil program simulácie výmeny tepla v ustálenom stave. Program bol použitý na simuláciu distribúcie teploty a entalpie tekutiny vo vnútri uzavretej chladiacej veže. Výsledky teoretických výpočtov výstupných parametrov tekutiny vo veži boli porovnané s nameranými údajmi. Maximálna chyba bola do 9 %, čo dokazuje spoľahlivosť výsledku.
Zhao Fangping študoval čistenie a úpravu kvality vody systému chladiacej vody centrálnej klimatizácie v uzavretej chladiacej veži s cieľom zlepšiť účinnosť výmeny tepla, zabrániť a znížiť koróziu a predĺžiť životnosť klimatizácie.
Niu Runping a ďalší študovali najmä distribúciu entalpie vzduchu, obsah vlhkosti, teplotu chladiacej vody atď., a prostredníctvom štúdia mechanizmu vnútornej výmeny tepla uzavretej chladiacej veže vytvorili matematický model a získali analytické riešenie na preskúmanie vplyv výkonu uzavretej chladiacej veže. Li Yongan a ďalší použili malú testovaciu lavicu, ktorú postavili, na testovanie rôznych ukazovateľov výkonu uzavretej chladiacej veže pre klimatizačný systém. Prostredníctvom simulácie tepelného výkonu uzavretej chladiacej veže a vplyvu parametrov, ako sú parametre prívodu vzduchu, hmotnostný prietok vzduchu a objem rozprašovanej vody na výkon chladiacej veže, sa získal vzorec na výpočet odporu vzduchu chladiaceho hada. .
Liu Dongxing a ďalší analyzovali proces výmeny tepla a hmoty medzi vzduchom a vodou a vytvorili matematický model výmeny tepla a hmoty rozprašovania vody v protiprúdovej uzavretej chladiacej veži na základe dodržiavania zákona zachovania energie a zachovania hmoty. Model bol riešený počítačovým programom iteračnou metódou a bolo uskutočnené experimentálne overenie. Výsledky výskumu ukazujú, že vypočítané hodnoty získané matematickým modelom sa porovnávajú s hodnotami experimentálneho merania a odchýlka je v rozmedzí 0,25 %.
Na základe softvéru CFD a teórie protiprúdovej uzavretej chladiacej veže You Jiang a kol. použili štandardný model k-ε turbulencie pre pohyb prúdenia vzduchu, diskrétny fázový model pre oblasť balenia, dažďovú oblasť a oblasť cievky a aproximáciu prúdenia kvapiek pre prúdenie filmu v oblasti balenia. Bol simulovaný a analyzovaný vplyv hustoty vody a podmienok prostredia na tepelné charakteristiky chladiacej veže a bola analyzovaná a získaná hodnota bezrozmerného parametra pomeru vzduch-voda, ktorý robí výkon chladiacej veže optimálnym. Boli vyvodené nasledujúce závery: hustota vody a podmienky prostredia majú veľký vplyv na efekt prenosu tepla protiprúdovej uzavretej chladiacej veže. Zhou Wenyuan a kol. navrhol nový typ uzavretej mokrej chladiacej veže. Chladiaca voda a voda zo spreja si vymieňajú teplo cez medené rúrky a plastové rúrky sú usporiadané v chladiacej veži, aby sa zväčšila plocha prenosu hmoty vzduchu a sprejovej vody. Striekaná voda a vzduch si vymieňajú teplo a hmotu na povrchu medenej rúrky a plastovej rúrky. Na základe jednorozmerného prechodového matematického modelu bol skúmaný výkon chladiacej veže za rôznych prevádzkových podmienok a porovnaný s tradičnou uzavretou chladiacou vežou a bola vyhodnotená realizovateľnosť tejto novej uzavretej mokrej chladiacej veže.