Η ανάπτυξη και η τρέχουσα κατάσταση της τεχνολογίας κλειστού πύργου ψύξης

Σε έναν ανοιχτό πύργο ψύξης, το νερό ψύξης έρχεται σε άμεση επαφή με τον αέρα, επομένως μετά από μια περίοδο χρήσης, το νερό ψύξης θα ρυπαίνεται και θα είναι δύσκολο να καθαριστεί, γεγονός που θα προκαλέσει το φράξιμο των σωλήνων και την επίδραση της μεταφοράς θερμότητας του εξοπλισμός να μειωθεί. Ένας κλειστός πύργος ψύξης μπορεί να αποφύγει αυτήν την κατάσταση. Το υγρό εργασίας στον σωλήνα δεν έρχεται σε άμεση επαφή με τον αέρα, διατηρώντας το υγρό εργασίας καθαρό.
Ο κλειστός πύργος ψύξης προήλθε από τον εξατμιστικό ψύκτη, που ξεκίνησε στα μέσα του περασμένου αιώνα. Με την ανάπτυξη της χημικής, μεταλλουργικής και ηλεκτρονικής βιομηχανίας άρχισε σταδιακά να χρησιμοποιείται. Ήδη από το 250 π.Χ., οι αρχαίοι Αιγύπτιοι γνώριζαν πώς να χρησιμοποιούν την εξάτμιση του νερού για ψύξη. Τον περασμένο αιώνα, χώρες σε όλο τον κόσμο διεξήγαγαν επίσης πολύπλευρη έρευνα σχετικά με την τεχνολογία ψύξης με εξάτμιση. Στη δεκαετία του 1970, η εμφάνιση της ενεργειακής κρίσης έκανε την εφαρμογή της τεχνολογίας εξατμιστικής ψύξης να κερδίσει σταδιακά την προσοχή. Στη δεκαετία του 1980, όταν ανακαλύφθηκε ότι το καταστροφικό κλίμα που αποτελούσε τεράστια απειλή για την ανθρώπινη επιβίωση σχετιζόταν με τη βιομηχανία κλιματισμού και ψύξης, αναπτύχθηκαν γρήγορα τεχνολογίες παθητικής ψύξης όπως η τεχνολογία εξατμιστικής ψύξης που χρησιμοποιούσε φυσικές συνθήκες για την απόκτηση ψυκτικής ικανότητας. Για το σκοπό αυτό, η αμερικανική ASHRAE δημιούργησε μια τεχνική επιτροπή με την ονομασία «Εξατμιστική ψύξη» για να προωθήσει την εφαρμογή της τεχνολογίας εξατμιστικής ψύξης, να συλλέξει και να δημοσιεύσει τα δεδομένα εφαρμογής, εγκατάστασης, λειτουργίας και συντήρησης συστημάτων εξατμιστικής ψύξης, να δημοσιεύσει προδιαγραφές και πρότυπα και να επιβεβαιώσει και επιβράβευση της έρευνας για την ψύξη με εξάτμιση, έτσι ώστε να προωθηθεί η εφαρμογή του εξοπλισμού ψύξης με εξάτμιση σε όλο τον κόσμο.
Οι Parker και Treyball, βασισμένοι στην αγνόηση της ποσότητας του νερού που εξατμίζεται στον αέρα ψύξης, υπέθεσαν ότι η ενθαλπία του κορεσμένου αέρα σε θερμοκρασία δωματίου θεωρείται ως γραμμική συνάρτηση της θερμοκρασίας και εξήγησαν τον μηχανισμό μεταφοράς θερμότητας και μεταφοράς μάζας του εξατμιστικού ψύκτη από την απόδοση μεταφοράς θερμότητας και μεταφοράς μάζας του μέσου στον σωλήνα του ψύκτη εξάτμισης και λήφθηκε ο τύπος συσχέτισης του συντελεστή φιλμ μεταφοράς θερμότητας μέσω πειραμάτων.
Ο Mazushina πρότεινε μια μέθοδο υπολογισμού για τον θερμικό υπολογισμό του ψύκτη εξάτμισης που μπορεί να υποθέσει ότι η θερμοκρασία του νερού ψεκασμού έξω από το σωλήνα είναι σταθερή ή ότι η θερμοκρασία του φιλμ ψεκασμού νερού αλλάζει και εισήγαγε ένα σύνολο μεθόδων υπολογισμού σχεδιασμού για εναλλάκτες θερμότητας αναλυτικά στο εγχειρίδιο του εναλλάκτη θερμότητας που συνέταξε.
Ο Webb ενοποίησε τα θεωρητικά μοντέλα πύργων ψύξης, συμπυκνωτών εξάτμισης και ψύκτες εξάτμισης και ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας του φιλμ νερού και ο συντελεστής μεταφοράς μάζας που μεταφέρθηκε στον αέρα μέσω του φιλμ νερού εκφράστηκαν με διαφορετικούς συντελεστές. Στη συνέχεια, οι Webb και Villacres χρησιμοποίησαν τρεις αλγόριθμους και μοντέλα υπολογισμού για να περιγράψουν και να αναλύσουν τους πύργους ψύξης, τους ψύκτες υγρών και τους συμπυκνωτές εξάτμισης.
Ο Peterson χρησιμοποίησε αριθμητική προσομοίωση για να αναλύσει την έμμεση ψύξη με εξάτμιση, αλλά η σύγκριση μεταξύ αριθμητικής προσομοίωσης και πειραματικών δεδομένων δοκιμών έδειξε ότι το μοντέλο είχε ορισμένα ελαττώματα στην ακριβή πρόβλεψη της εξοικονόμησης ενέργειας του συστήματος και των χαρακτηριστικών του συστήματος υπό ορισμένες συνθήκες λειτουργίας. Κάτω από αυτήν την προϋπόθεση, ο Peterson συνέστησε τη χρήση του συντελεστή συσχέτισης που προέκυψε από τα δεδομένα της δοκιμής για να ληφθεί ο απαραίτητος σχεδιασμός και η χαρακτηριστική βάση.
Ο Wo Jciech Zalewski πρότεινε ένα μαθηματικό μοντέλο για το νερό και τον αέρα για την ψύξη του ρευστού στο πηνίο σε μορφή αντιρροής και έλαβε τον συντελεστή μεταφοράς μάζας χρησιμοποιώντας την αναλογία μεταξύ μεταφοράς θερμότητας και μεταφοράς μάζας. Ο Jorge Facao πραγματοποίησε μια δοκιμή μεταφοράς θερμότητας και μάζας σε έναν μικρό κλειστό πύργο ψύξης, προσάρμοσε τη συσχέτιση της διαδικασίας μεταφοράς θερμότητας και η σχέση μεταφοράς θερμότητας και μάζας που προέκυψε ήταν σύμφωνη με το απλοποιημένο θεωρητικό μοντέλο.
Κάποια εργασία έχει επίσης γίνει στην έρευνα της τεχνολογίας εξατμιστικής ψύξης στην Κίνα, συμπεριλαμβανομένης της μελέτης της θεωρίας εξατμιστικής ψύξης και της δοκιμής απόδοσης κλειστών πύργων ψύξης.
Οι Liu Nailing et al. μελέτησε τη δομική βελτιστοποίηση του σωληνοειδούς εξατμιστικού ψύκτη του κλειστού πύργου ψύξης με την ελάχιστη περιοχή ανταλλαγής θερμότητας και την ελάχιστη αντίσταση ως συνθήκες περιορισμού και ανέλυσε την επίδραση των δομικών παραμέτρων στην περιοχή του σωληνοειδούς εξατμιστικού ψυγείου και την κατανάλωση ενέργειας του ανεμιστήρα και της αντλίας νερού.
Οι Li Zijun et al. πήρε διάφορες μονάδες ανταλλαγής θερμότητας κλειστού πύργου ψύξης με αντίθετο ρεύμα ως ερευνητικό αντικείμενο, ανέλυσε την κατανομή θερμοκρασίας του νερού υπό διαφορετικές συνθήκες και πρότεινε ένα σύνολο μεθόδων θερμικού υπολογισμού.
Ο Liu Jing ανέλυσε τον μηχανισμό ανταλλαγής θερμότητας της διαδικασίας ψύξης του κλειστού πύργου ψύξης, καθιέρωσε ένα μοντέλο ανταλλαγής θερμότητας σταθερής κατάστασης και συνέταξε ένα πρόγραμμα προσομοίωσης ανταλλαγής θερμότητας σταθερής κατάστασης με βάση τα αποτελέσματα της αναλυτικής λύσης. Το πρόγραμμα χρησιμοποιήθηκε για την προσομοίωση της κατανομής θερμοκρασίας και ενθαλπίας του ρευστού μέσα στον κλειστό πύργο ψύξης. Τα θεωρητικά αποτελέσματα υπολογισμού των παραμέτρων εξόδου του ρευστού στον πύργο συγκρίθηκαν με τα δεδομένα μέτρησης. Το μέγιστο σφάλμα ήταν εντός 9%, γεγονός που απέδειξε την αξιοπιστία του αποτελέσματος.
Ο Zhao Fangping μελέτησε την επεξεργασία καθαρισμού και ποιότητας του νερού του κεντρικού συστήματος νερού ψύξης κλιματισμού στον κλειστό πύργο ψύξης για να βελτιώσει την απόδοση ανταλλαγής θερμότητας, να αποτρέψει και να μειώσει τη διάβρωση και να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του κλιματιστικού.
Ο Niu Runping και άλλοι μελέτησαν κυρίως την κατανομή της ενθαλπίας αέρα, την περιεκτικότητα σε υγρασία, τη θερμοκρασία του νερού ψύξης κ.λπ., και μέσω της μελέτης του εσωτερικού μηχανισμού ανταλλαγής θερμότητας του κλειστού πύργου ψύξης, καθιέρωσαν ένα μαθηματικό μοντέλο και έλαβαν μια αναλυτική λύση για να διερευνήσουν το επιρροή της απόδοσης του κλειστού πύργου ψύξης. Ο Li Yongan και άλλοι χρησιμοποίησαν τον μικρό πάγκο δοκιμών που κατασκεύασαν για να δοκιμάσουν τους διάφορους δείκτες απόδοσης του κλειστού πύργου ψύξης για το σύστημα κλιματισμού. Μέσω της προσομοίωσης της θερμικής απόδοσης του κλειστού πύργου ψύξης και της επίδρασης παραμέτρων όπως οι παράμετροι εισόδου αέρα, η ροή μάζας αέρα και ο όγκος νερού ψεκασμού στην απόδοση του πύργου ψύξης, προέκυψε ο τύπος υπολογισμού της αντίστασης αέρα του πηνίου ψύξης. .
Ο Liu Dongxing και άλλοι ανέλυσαν τη διαδικασία ανταλλαγής θερμότητας και μάζας μεταξύ αέρα και νερού και καθιέρωσαν ένα μαθηματικό μοντέλο ανταλλαγής θερμότητας και μάζας του ψεκασμού νερού σε έναν κλειστό πύργο ψύξης αντίθετου ρεύματος με βάση την τήρηση του νόμου της διατήρησης της ενέργειας και της διατήρησης της ύλης. Το μοντέλο επιλύθηκε με πρόγραμμα υπολογιστή με τη μέθοδο της επανάληψης και πραγματοποιήθηκε πειραματική επαλήθευση. Τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν ότι οι υπολογισμένες τιμές που λαμβάνονται από το μαθηματικό μοντέλο συγκρίνονται με τις πειραματικές τιμές μέτρησης και η απόκλιση είναι εντός 0,25%.
Με βάση το λογισμικό CFD και τη θεωρία του αντίθετου ρεύματος κλειστού πύργου ψύξης, οι You Jiang et al. χρησιμοποίησε το τυπικό μοντέλο στροβιλισμού k-ε για την κίνηση ροής αέρα, το μοντέλο διακριτής φάσης για την περιοχή πλήρωσης, την περιοχή βροχής και την περιοχή πηνίου και την προσέγγιση ροής σταγονιδίων για τη ροή του φιλμ στην περιοχή πλήρωσης. Προσομοιώθηκε και αναλύθηκε η επίδραση της πυκνότητας του νερού και των περιβαλλοντικών συνθηκών στα θερμικά χαρακτηριστικά του πύργου ψύξης και αναλύθηκε και ελήφθη η τιμή της αδιάστατης παραμέτρου αναλογίας αέρα-νερού που καθιστά την απόδοση του πύργου ψύξης βέλτιστη. Εξήχθησαν τα ακόλουθα συμπεράσματα: η πυκνότητα του νερού και οι περιβαλλοντικές συνθήκες έχουν μεγάλη επίδραση στην επίδραση μεταφοράς θερμότητας του κλειστού πύργου ψύξης αντίθετου ρεύματος. Οι Zhou Wenyuan et al. πρότεινε έναν νέο τύπο κλειστού πύργου υγρής ψύξης. Το νερό ψύξης και το νερό ψεκασμού ανταλλάσσουν θερμότητα μέσω χάλκινων σωλήνων και πλαστικοί σωλήνες τοποθετούνται στον πύργο ψύξης για να αυξήσουν την περιοχή μεταφοράς μάζας του αέρα και του νερού ψεκασμού. Το νερό ψεκασμού και ο αέρας ανταλλάσσουν θερμότητα και μάζα στην επιφάνεια του χαλκοσωλήνα και του πλαστικού σωλήνα. Με βάση το μονοδιάστατο μεταβατικό μαθηματικό μοντέλο, διερευνήθηκε η απόδοση του πύργου ψύξης κάτω από διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας και συγκρίθηκε με τον παραδοσιακό κλειστό πύργο ψύξης και συμπεραίνεται η σκοπιμότητα αυτού του νέου κλειστού πύργου υγρής ψύξης.