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基于蒸发冷却技术的消除工业余热降温系统研究

作　者: 丁付林
导　师: 吴志湘; 王谦
学　校: 西安工程大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 蒸发冷却节能通风降温工业余热设计计算方法适用性控制策略
分类号: TU834.34
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

世界范围内能源紧张的现状，导致近年来节能降耗成为了世界性的问题，节能减排已经深入到生产与生活的各个领域。空调能耗作为建筑耗能的大户，存在着巨大的节能空间。传统集中式空调作为一种高耗能设备，初投资费用、运行费用、设备维护更新等费用不断上升，导致使用成本逐年增加，造成能源的极大浪费。蒸发冷却技术是利用可再生能源的干燥空气自然湿能，利用室外环境空气中的干球温度与露点温度差，通过水与空气之间的热湿交换来降低空气温度的一种环保、经济的冷却方式。它以水为媒介，从而避免了环境的破坏，而且蒸发冷却通风降温系统结构形式较为简单，投资费用相对较低，它只有风机和水泵运行，减少了运行费用，同时降低能耗。以布置设备为主，很少有工作人员在现场的工业场所，而且室内设备处于常年运行，室内产生的余热量是恒定的，也就是它需要蒸发冷却通风降温系统所要消除的室内负荷是不变的。大量设备的全年无间断运行，带来室内余热量较大，导致室内温度较高，若不能及时的消除这部分热量，对室内设备的正常运行将造成很大的影响。这些场所只是为设备提供其正常运行所需要的温度，所以室内要求温度一般高于舒适性空调对温度的要求，如果采用传统的机械制冷，虽然能达到更低的送风温度，但同时造成了能源的大量浪费。蒸发冷却通风降温空调不但可以提供设备正常运行所需要的温湿度，而且实现节能。本文在节能降耗的大社会背景下，以降低应用于消除工业余热的空调能耗为基本出发点，从蒸发冷却通风降温系统的工作原理出发，分析了它的适用性情况和运行控制策略，并详细研究了工程应用中，在蒸发冷却间接段和直接段效率基本确定，室内温度要求确定的前提下，直接蒸发冷却通风降温系统、间接—直接蒸发冷却通风降温系统及机械制冷与蒸发冷却相复合通风降温系统的设计计算方法。文章首先介绍了蒸发冷却通风降温系统现有设计计算方法及这种设计计算方法存在的不足。根据工业场所室内要求的特点，分析这种方法应用于消除工业余热场所中存在的问题和局限性，说明了在消除工业场所应该采用的蒸发冷却通风降温系统设计计算方法，提出了应用于工业场所的蒸发冷却通风降温系统要在其效率基本确定的情况下进行设计计算。然后详细介绍了消除工业显热余热的工业场所应用蒸发冷却通风降温系统的优势及其适用性，并较为详细的介绍了影响蒸发冷却通风降温系统在消除工业余热的设计计算的因素。同时介绍了蒸发冷却技术在舒适性空调应用中的适用性情况，分析了干燥地区的工业场所应用蒸发冷却通风降温系统有着广阔的前景，得出了干燥地区大部分城市的工业场所应用直接蒸发冷却通风降温系统就能实现很好的降温效果。并分析在中湿度地区和高湿度地区应用蒸发冷却通风降温系统的特点，研究发现在中湿度地区和高湿度地区，由于其室外空气的干球温度和湿球温度的温差较小，空气焓湿量较大，应用直接蒸发冷却通风降温系统有些情况下不能满足室内要求，在这些地区应该采用间接—直接蒸发冷却通风降温系统或者其他形式的通风降温系统。接着就工业场所余热的特点，对干燥地区这种场所应用直接蒸发冷却通风降温系统进行设计计算过程的介绍，并说明了非干燥地区应用间接—直接蒸发冷却通风降温系统的设计计算方法。同时分析了在非干燥地区有些城市的工业场所应用间接—直接蒸发冷却通风降温系统无法满足室内相对湿度要求时，应用多级蒸发冷却通风降温系统或者蒸发冷却与机械制冷相复合通风降温系统的设计计算过程。在谈到蒸发冷却通风降温系统应用设计计算方法之后，简单介绍了在工业场所蒸发冷却通风降温设备和风管的布置问题。最后在分析了蒸发冷却通风降温系统应用于消除工业余热中的设备选择确定方法的基础上，介绍了室外气象条件变化的情况下，蒸发冷却通风降温系统的运行调节控制策略，分别说明了调节送风量的控制策略以及它的优缺点、调节淋水量的控制策略和调节喷淋水温的控制策略，以及它们的可实施性。并对多级蒸发冷却通风降温系统的调节控制策略做了简要分析。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-10
1 绪论  10-19
  1.1 课题来源  10
  1.2 研究背景  10-15
    1.2.1 工业余热的特点及其分类  11
    1.2.2 蒸发冷却技术应用优点  11-12
    1.2.3 蒸发冷却技术的工作原理  12-14
    1.2.4 蒸发冷却通风降温设备的主要形式  14-15
  1.3 国内外研究现状  15-16
    1.3.1 国外研究状况  15
    1.3.2 国内研究状况  15-16
  1.4 课题的提出  16-17
  1.5 课题研究的目的  17
  1.6 理论意义  17
  1.7 主要研究内容  17-19
2 蒸发冷却通风降温系统现有设计计算方法  19-25
  2.1 蒸发冷却通风降温系统现有设计计算方法介绍  19-23
    2.1.1 现有直接蒸发冷却通风降温系统的设计计算方法  19-20
    2.1.2 现有间接—直接蒸发冷却通风降温系统的设计计算方法  20-21
    2.1.3 蒸发冷却通风降温系统现有设计计算方法适用范围  21
    2.1.4 蒸发冷却通风降温系统现有设计计算方法存在的问题  21-23
  2.2 工业场所采用现有计计算方法存在的问题  23
  2.3 小结  23-25
3 蒸发冷却技术消除工业余热的特点分析  25-35
  3.1 蒸发冷却技术应用于消除工业余热的特点  25-27
    3.1.1 工业余热对室内温湿度的影响  25
    3.1.2 蒸发冷却技术应用于消除工业余热的优势  25-27
  3.2 应用于消除工业余热的蒸发冷却通风降温设备形式选择的影响因素  27-28
    3.2.1 室外气象参数对蒸发冷却通风降温设备形式选择的影响  27-28
    3.2.2 室内温湿度要求对蒸发冷却通风降温设备形式选择的影响  28
  3.3 蒸发冷却技术舒适性空调应用介绍  28-30
  3.4 蒸发冷却技术在工业场所应用中的特点分析  30-33
    3.4.1 干燥地区蒸发冷却技术应用于消除工业余热的特点分析  30-32
    3.4.2 中湿度地区蒸发冷却技术应用于消除工业余热的特点分析  32-33
    3.4.3 高湿度地区蒸发冷却技术应用于消除工业余热的特点分析  33
  3.5 小结  33-35
4 蒸发冷却通风降温系统在消除工业余热场所的设计计算  35-45
  4.1 直接蒸发冷却通风降温系统设计计算  35-36
  4.2 间接—直接蒸发冷却通风降温系统设计计算  36-39
  4.3 多级蒸发冷却通风降温系统设计计算  39-40
  4.4 蒸发冷却与机械制冷复合的通风降温系统设计计算  40-42
  4.5 工程设计计算实例  42-44
  4.6 小结  44-45
5 蒸发冷却通风降温系统的布置分析  45-47
  5.1 蒸发冷却通风降温设备的布置分析  45-46
  5.2 蒸发冷却通风降温系统风管系统的布置分析  46
  5.3 小结  46-47
6 蒸发冷却通风降温系统运行控制的探讨  47-54
  6.1 蒸发冷却通风降温系统消除工业余热应用中调节控制概况  47-49
    6.1.1 消除工业余热场所蒸发冷却通风降温系统调节控制存在的不足  47-48
    6.1.2 蒸发冷却通风降温系统可控制因素分析  48
    6.1.3 现有蒸发冷却通风降温系统的自动控制系统  48-49
  6.2 蒸发冷却通风降温系统调节风量的运行控制  49-50
    6.2.1 蒸发冷却通风降温系统调节风量的控制策略浅析  49-50
    6.2.2 蒸发冷却通风降温系统调节风量控制的特点  50
  6.3 蒸发冷却通风降温系统调节淋水量的控制策略初探  50-51
  6.4 蒸发冷却通风降温系统调节喷淋水温的控制策略初探  51-52
  6.5 小结  52-54
7 结论与展望  54-56
  7.1 结论  54
  7.2 存在的不足  54-55
  7.3 课题展望  55-56
参考文献  56-59
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录  59-60
攻读硕士学位期间参加的主要学术会议目录  60-63
致谢  63

基于蒸发冷却技术的消除工业余热降温系统研究

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