Vývoj a současný stav technologie uzavřené chladicí věže

V otevřené chladicí věži je chladicí voda v přímém kontaktu se vzduchem, takže po určité době používání bude chladicí voda znečištěná a obtížně se čistí, což způsobí ucpání potrubí a efekt přenosu tepla zařízení snížit. Uzavřená chladicí věž může této situaci předejít. Pracovní tekutina v potrubí nepřichází do přímého kontaktu se vzduchem a udržuje pracovní tekutinu v čistotě.
Uzavřená chladicí věž vznikla z odpařovacího chladiče, který začal v polovině minulého století. S rozvojem chemického, hutního a elektronického průmyslu se postupně začalo používat. Již v roce 250 př. n. l. věděli staří Egypťané, jak využít odpařování vody k chlazení. V minulém století prováděly země po celém světě také mnohostranný výzkum technologie odpařovacího chlazení. V 70. letech 20. století se s nástupem energetické krize postupně začala věnovat pozornost použití technologie odpařovacího chlazení. V 80. letech 20. století, kdy se zjistilo, že katastrofické klima, které představovalo obrovskou hrozbu pro přežití lidstva, souviselo s klimatizačním a chladicím průmyslem, se rychle rozvinuly technologie pasivního chlazení, jako je technologie chlazení odpařováním, která využívala přírodních podmínek k získání chladicí kapacity. Za tímto účelem zřídila americká ASHRAE technickou komisi nazvanou „Vaporative Cooling“, která má podporovat aplikaci technologie odpařovacího chlazení, shromažďovat a zveřejňovat data o aplikaci, instalaci, provozu a údržbě systémů odpařovacího chlazení, publikovat specifikace a normy a potvrzovat a odměňovat výzkum v oblasti chlazení odpařováním, aby se podpořilo používání zařízení pro chlazení odpařováním po celém světě.
Parker a Treyball na základě ignorování množství vody odpařené do chladicího vzduchu předpokládali, že entalpie nasyceného vzduchu při pokojové teplotě je považována za lineární funkci teploty, a vysvětlili mechanismus přenosu tepla a přenosu hmoty odpařovacího chladiče z přenos tepla a přenos hmoty média v trubce odpařovacího chladiče a pomocí experimentů jsme získali korelační vzorec součinitele filmu přenosu tepla.
Mazushina navrhl výpočtovou metodu pro tepelný výpočet odpařovacího chladiče, který může předpokládat, že teplota rozstřikované vody vně trubky je konstantní nebo že se mění teplota rozstřikovaného vodního filmu, a zavedl soubor návrhových výpočtových metod pro výměníky tepla podrobně v návodu k výměníku tepla, který sestavil.
Webb sjednotil teoretické modely chladicích věží, odpařovacích kondenzátorů a odpařovacích chladičů a součinitel prostupu tepla vodního filmu a koeficient přestupu hmoty přenesený do vzduchu vodním filmem byly vyjádřeny různými koeficienty. Následně Webb a Villacres použili tři algoritmy a výpočtové modely k popisu a analýze chladicích věží, chladičů kapalin a odpařovacích kondenzátorů.
Peterson použil numerickou simulaci k analýze nepřímého odpařovacího chlazení, ale srovnání mezi numerickou simulací a experimentálními testovacími daty ukázalo, že model měl určité nedostatky v přesném předpovídání úspor energie systému a charakteristik systému za určitých provozních podmínek. Za této podmínky Peterson doporučil použít korelační koeficient získaný ze zkušebních dat k získání potřebného konstrukčního a charakteristického základu.
Wo Jciech Zalewski navrhl matematický model pro vodu a vzduch pro chlazení tekutiny v cívce v protiproudé formě a získal koeficient přenosu hmoty použitím analogie mezi přenosem tepla a přenosem hmoty. Jorge Facao provedl test přenosu tepla a hmoty na malé uzavřené chladicí věži, přizpůsobil korelaci procesu přenosu tepla a získaný vztah přenosu tepla a hmoty byl v souladu se zjednodušeným teoretickým modelem.
Určitá práce byla také provedena ve výzkumu technologie odpařovacího chlazení v Číně, včetně studia teorie odpařovacího chlazení a výkonnostního testu uzavřených chladicích věží.
Liu Nailing a kol. studoval konstrukční optimalizaci trubkového odpařovacího chladiče uzavřené chladicí věže s minimální teplosměnnou plochou a minimálním odporem jako omezujícími podmínkami a analyzoval vliv konstrukčních parametrů na plochu trubkového odpařovacího chladiče a spotřebu energie ventilátoru a vodní pumpy.
Li Zijun a kol. vzala jako výzkumný objekt různé protiproudé uzavřené chladicí věžové výměníkové moduly, analyzovala rozložení teploty vody za různých podmínek a navrhla sadu metod tepelného výpočtu.
Liu Jing analyzoval mechanismus výměny tepla v procesu chlazení uzavřené chladicí věže, vytvořil model výměny tepla v ustáleném stavu a na základě výsledků analytického řešení sestavil program simulace výměny tepla v ustáleném stavu. Program byl použit k simulaci teploty a distribuce entalpie tekutiny uvnitř uzavřené chladicí věže. Výsledky teoretického výpočtu výstupních parametrů tekutiny ve věži byly porovnány s naměřenými daty. Maximální chyba byla do 9 %, což prokázalo spolehlivost výsledku.
Zhao Fangping studoval čištění a úpravu kvality vody v systému chladicí vody centrální klimatizace v uzavřené chladicí věži s cílem zlepšit účinnost výměny tepla, zabránit a snížit korozi a prodloužit životnost klimatizace.
Niu Runping a další studovali především rozložení entalpie vzduchu, obsah vlhkosti, teplotu chladicí vody atd. a prostřednictvím studia mechanismu vnitřní výměny tepla uzavřené chladicí věže vytvořili matematický model a získali analytické řešení pro prozkoumání vliv výkonu uzavřené chladicí věže. Li Yongan a další použili malou zkušební stolici, kterou postavili, k testování různých ukazatelů výkonu uzavřené chladicí věže pro klimatizační systém. Prostřednictvím simulace tepelného výkonu uzavřené chladicí věže a vlivu parametrů, jako jsou parametry vstupního vzduchu, hmotnostní průtok vzduchu a objem rozstřikované vody na výkon chladicí věže, byl získán vzorec pro výpočet odporu vzduchu chladicí spirály. .
Liu Dongxing a další analyzovali proces výměny tepla a hmoty mezi vzduchem a vodou a vytvořili matematický model výměny tepla a hmoty u náplně rozstřikující vodu v protiproudé uzavřené chladicí věži na základě dodržování zákona zachování energie a zachování hmoty. Model byl řešen počítačovým programem iterační metodou a bylo provedeno experimentální ověření. Výsledky výzkumu ukazují, že vypočtené hodnoty získané matematickým modelem jsou porovnány s hodnotami experimentálního měření a odchylka je v rozmezí 0,25 %.
Na základě softwaru CFD a teorie protiproudé uzavřené chladicí věže You Jiang a kol. použil standardní model turbulence k-ε pro pohyb proudění vzduchu, model diskrétní fáze pro oblast balení, oblast deště a oblast cívky a aproximaci proudění kapek pro proudění filmu v oblasti balení. Byl simulován a analyzován vliv hustoty vody a podmínek prostředí na tepelné charakteristiky chladicí věže a byla analyzována a získána hodnota bezrozměrného parametru poměru vzduch-voda, který činí výkon chladicí věže optimální. Byly vyvozeny následující závěry: hustota vody a podmínky prostředí mají velký vliv na účinek přenosu tepla protiproudé uzavřené chladicí věže. Zhou Wenyuan a kol. navrhl nový typ uzavřené mokré chladicí věže. Chladicí voda a postřiková voda si vyměňují teplo měděnými trubkami a plastové trubky jsou uspořádány v chladicí věži, aby se zvětšila plocha přenosu hmoty vzduchu a postřikové vody. Rozstřikovaná voda a vzduch vyměňují teplo a hmotu na povrchu měděné trubky a plastové trubky. Na základě jednorozměrného přechodového matematického modelu byl zkoumán výkon chladicí věže za různých provozních podmínek a porovnán s tradiční uzavřenou chladicí věží a byla uzavřena proveditelnost této nové uzavřené mokré chladicí věže.