国内外冷凝器产品技术工艺研发动态与发展趋势及应用前景分析

第一节 国内冷凝器产品 技术工艺 研发动态

国内最早 研究 蒸发冷却技术始于20世纪80年代，但由于当时国内制造水平和对节能节水应用技术意义的认识不足，该技术并未在国内引起足够的重视，相关的理论与实验 研究 文献也不多见。

90年代后期，随着国家和企业对节能节水的重视，对非饱和蒸发冷却技术的 研究 逐渐增多起来， 研究 的内容也更加深入。

在理论 研究 方面，蒋常建等以管内走工艺水的横流式蒸发冷却塔为 研究 对象，借鉴王铁军的逆流式冷却塔热力计算的数学模型，提出了一种准三维的计算方法；定义了一系列量纲为1参数，通过计算得到了横流式E-NTU的关系线图；讨论了各种参数对其热力性能和E-NTU关系的影响。王东屏对用喷淋蒸发翅管式冷凝器的传热过程进行了 分析 ，建立了传热传质数学模型。唐伟杰通过对带预冷盘管的蒸发式冷凝器传热传质过程进行 分析 ，得到了冷凝盘管外冷却水温度和冷却空气焓值沿冷凝器高度方向分布的解析表达式；并在稳态传热仿真的基础上，设计了全年运行的蒸发式冷却器的配风量方案，可以作为蒸发式冷却器运行调节的参考。郝亮等采用分布参数法对蒸发式冷凝器建立了数学模型，并进行了数值计算，以及对制冷剂温度和热流密度的沿程分布情况和入口空气状态变化、配风量和配水量对换热器性能的影响进行了模拟 分析 。朱冬生等从理论和实验两方面对蒸发式冷凝器的传热传质过程进行了 分析 ，包括管排方式（正排和差排）、管间距对换热效果的模拟比较，风量、喷淋水密度和水的分布状况对传热传质的影响，填料的影响，湿球温度的影响等；此外，还对下送风方式进风来流角度对换热效果的影响进行了模拟和实验 分析 ，得出最佳进风来流角在-15°～20°。刘焕成参照美国ASHREA标准64—74对下进风上排风（即风水逆流式）并采用圆管换热器的蒸发式冷凝器系统进行了实验测试， 分析 了冷凝温度、空气进口湿球温度、风量和喷淋水量对氨蒸发式冷凝器单位面积热负荷的影响，同时验证了在不同工况下氨蒸发式冷凝器冷凝能力变换曲线的可靠性；实验结果还表明，当氨蒸发式冷凝器的结构尺寸确定以后，在影响单位面积热负荷的各种因素中，冷凝温度和空气的进出口湿球温度最为显著，其次是迎面风速，影响最小是淋水量；并指出设计时采用较大风量和较小的喷淋水量是合适的。刘宪英等对蒸发式冷凝技术应用于家用空调系统的效果性进行了试验 研究 。实验结果显示：采用蒸发式冷凝技术可大大提高冷凝效果，从而提高系统效率，拟合的实验公式可作为工程实践的设计参考依据。周景锋等则对蒸发式冷凝技术应用于热泵式海水淡化系统进行了试验尝试，为开拓该技术的应用领域提供了借鉴。史一忠等则分别从不同角度对蒸发式冷凝器换热盘管的防垢除垢方面进行了 分析 和论证。马瑞华等结合了套管式冷凝器和蒸发式冷凝器的优点,设计了一种新型的套管蒸发式冷凝器，它具有节约水流量,节能,传热能力比蒸发式冷凝器更强的优点,更大地利用了换热空间,使得传热能力大大增强。在相同情况下,它的热流密度大约为蒸发式冷凝器的1.5倍。试验证明机组性能系数达4.5～5.0,比现有机组高20%～85%,水泵配置电机功率减少30%～60%。

第二节 国外冷凝器产品 技术工艺 研发动态

国外对蒸发式冷凝器进行了大量的 研究 。早在1952年，S.G.Chuklin就提出了一种关于蒸发式冷凝器设计的普遍化方法。Parker和Treybal对蒸发冷却器的传热、传质进行了详细的实验。Leidenfrost和Korenic在Parker和Treybal的基础上进行了数学模型的改进，他们对喷淋水的流量进行了实验。Zalewski和Gryglaszewski对冷凝器中水流过管束的传热性能进行了 研究 。Alonso提出了一种通用的蒸发冷却器的传热传质模型。Halasz提出了一种对蒸发冷却式设备通用的无量纲模型。Mizushin假设冷却水的温度是恒定的，对蒸发式冷却器提出了两种不同的方法，一种是数学模型，一种是 分析 模型。根据冷却塔的冷却过程，Tezuka提出了一种分级方法。Finlay和Grant假设饱和蒸气压力是温度的一维函数，对蒸发冷却设备的传热传质方程进行了简化。Uriyel Fisher,Wolfgang Leidenfrost和Jiashang Li对蒸发式冷凝器和冷却塔混合系统的实验表明此系统能显著降低冷凝温度，并节约换热面积。此外，他们共同开发了一套用于设计水平或竖直放置的光管、翅片管蒸发式冷凝器与冷却塔混合系统的计算机程序。Bykov通过实验对蒸发式冷凝器的水温和空气的焓进行了 研究 。HishamM.Ettouney在总结前人工作的基础上，采用实验的方式来 研究 蒸发式冷凝/冷却器，深入 研究 了管外侧热传递系数和系统效率的关系，并将水流与空气流的流量比和热负荷作为蒸发式冷凝器的特性函数。实验采用翅片管式的蒸发冷形式，并分别采用串联、并联和单独运行的方式进行了比较试验。测试了轴向温度分布，计算系统效率和传热系数，并将蒸发冷与空冷式进行了比较，比较结果有利于更好地理解蒸发冷的特性。BilalA.Qureshi等分别对考虑了污垢热阻的数学模型进行了 分析 与实验值比较，模拟表明随着运行时间的延长，污垢可使蒸发式换热器的热效率降低55%～78%，而出口冷却流体温度则升高4.7%。两者的 研究 显示了除垢的重要性。Qureshi运用热力学第一、第二定律 分析 逆流式冷却塔和蒸发式换热器的热力性能，运用火用平衡确定各系统的不可逆损失；在计算空气-水蒸气混合气体的流火用时，运用了包括热火用、机械火用和化学火用的总火用概念。 分析 表明，对所有的换热设备，入口湿球温度的增加总是增加第二定律的效率。热力学方法丰富了蒸发式冷凝/冷却传热传质理论，在系统性能评价上也可以获得良好的评价效果，但并没有从根本上改变目前理论模型难以准确表述传热传质过程的窘境。

第三节 近年国内外冷凝器 技术工艺 研发成果回顾

日前，一款新型的、高效节能的、型号为ZNX的蒸发式冷凝器在河北面市，该冷凝器虽然价格高于老式冷凝器，但自从投放市场后就供不应求。

据研发生产ZNX型蒸发式冷凝器的河北威力制冷设备有限公司董事长秦海军介绍，影响制冷效果的主要因素是冷凝器，现在我国是世界上制冷技术的应用大国，也是制冷设备的制造大国，但我国在冷凝器制造上落后于发达国家，绝大部分企业仍然沿用老式的风冷式或水冷式冷凝器，是造成企业能耗高、水耗高的主要原因。

我国GDP占全球的3．8％，但消耗全球能源却占到了11％，这表明我国经济运行仍是高投入、高消耗、高排放、不协调、低效益、难循环的粗放型经济增长方式。近年来，我国经济可持续发展受到能源瓶颈制约，日益加剧，各地相继出现不同程度的电荒、煤荒、油荒。今年初召开的“首届中国建筑电器风云对话”的最终结论就是：高效、节能才是整个电器 行业 发展的趋势。在当前能源问题极为严峻的形势下，高效节能设备备受青睐。

该设备是威力公司在采用美国科技技术转化成果设备、热交换设备的基础上开发的拥有专利技术的新一代产品，与现有的蒸发式冷凝器比，具有节水、节能、占地小的优点，可提高制冷效率15％—20％；与风冷或水冷式冷凝器比，可节水80％、节电25％、节约占地40％、节省制造用钢材50％以上。对使用者来说，能大幅降低水耗、电耗、减少设备占地。同时运行费用低廉、投资费用低、冷凝效果好、制冷效率高、维护工作量小以及使用寿命长等特性都是ZNX型蒸发式冷凝器在市场受宠的法宝。

据悉，威力公司的产品已被广泛使用于化工、医药等 行业 工业制冷及啤酒、饮料、食品的低温加工、冷藏、建筑空调制冷等领域，产品遍布广东、浙江、上海、山东、山西、江西、河北等全国三十多个省市自治区。它的面市无疑给中国当前严峻的能源问题带来福音。

在充分消化、吸收国外先进技术的基础上，浙江黄岩八一通用机械厂有限公司日前开发出新型CL型船用便拆泵。该泵选用先进的水力模型，在立式中开泵结构的基础上设计而成，效率比同类产品高5％～8％，具有占地面积小、运行平稳、噪声低等特点。

第四节 未来冷凝器国内外 技术工艺 研发趋势 分析

与压缩机一样，冷凝器器属于冰箱、空调配套生产的关键部件，但多年来，两器生产技术进步缓慢，2010年，许多冷凝器器生产企业制定了相应措施，准备改变这一现状。

节能减排是整个家电业发展的大趋势，冰箱、空调又都是家电家族中的耗能‘大户’，因此，冷凝器生产企业必须跟上形势，更多、更深入地了解两器产品对整机能耗的影响，并通过参与设计、共同研发等方式与整机厂共同 研究 提高效率、降低成本的具体措施。

针对各领域整机产品的特性及 行业 发展的趋势对产品进一步优化改造，重点放在更加紧凑高效型微通道换热器产品的开发、热泵用换热器的开发以及适用于冷冻设备的换热器产品开发。新开发的产品将有效地提高整机运行效率，使空调系统的能效比提高，同时有效降低整机制冷剂使用量，使整机更加节能环保。

第五节 冷凝器产品同类替代 技术工艺 发展

冷凝器是制冷设备的重要部件之一，在我国的国民经济各部门中发挥重要作用。目前，还没有同类替代产品出现。

第六节 国外冷凝器产品 技术工艺 应用前景

1、空气冷却式冷凝器

空气冷却式冷凝器用于电冰箱、冷藏柜、窗式空调器、汽车及铁路车厢用空调装置、冷藏等运输式制冷装置，冷却介质为空气，适用于干旱缺水或水质低劣的地区。空气冷却式冷凝器根据空气的流动情况还可分为自然对流冷却和强制对流冷却两种。前者主要用做300L以下家用冰箱的冷凝器，后者主要用于中小型氟利昂机组。

2、冷却式冷凝器

水冷式冷凝器是用水作为冷却介质来对压缩机的排汽进行冷却使其冷凝，冷却水可用江、湖、河、海及井水等。由于水的温度较低，所以采用水冷式冷凝器可以得到较低的冷凝温度和压力，从而有利于提高制冷装置的制冷能力及其运行的经济性。目前常用的水冷式冷凝器有立式壳管式、卧式壳管式、套管式三种。

3、蒸发式和淋激式冷凝器

蒸发式及淋激式冷凝器主要用于空气干燥、水质好，而水量不足的地区，它们的冷却介质均为水和空气。制冷剂蒸气放出的热量主要由喷淋在管外的水蒸发时带走，所产生的水蒸气由空气带走，以免因壳体内湿度过大而影响水的蒸发。若此类冷凝器中设有风机，空气为强迫流动，则称为蒸发式冷凝器。若无通风设备，空气为自由流动，则称为淋激式冷凝器。淋激式冷凝器的结构简单，造价低，但由于换热效率比蒸发式差，且受自然通风条件限制，所以应用不及蒸发式冷凝器广泛。蒸发式冷凝器和淋激式冷凝器主要是利用自然条件中空气的干湿球温度差来取得冷量。当不饱和的空气和水接触时，在焓差的推动下，水分从周围的空气中吸取热量用于自身的蒸发，从而使空气和水的温度降低，再用被冷却和降温的空气或水来直接冷却待处理的空气或者其它工艺流体，可以有效降低制冷荆的冷凝温度，提高制冷机的制冷效率，减小冷凝器的体积。

第七节 国内冷凝器产品 技术工艺 应用前景

蒸发式冷凝器在制冷设备 行业 和市场中的地位不容忽视，与冷风机、空气冷却器、速冻机、铝合金蒸发器等其他的制冷设备在不同的领域发挥着重要的制冷作用，蒸发式冷凝器是冷凝器市场的新产品，与其它冷凝器相比性能优势明显，因此现在很多工业生产领域已经大量普及，实现了冷凝器的更新换代。据山东济南神华制冷设备介绍，随着工业的发展，我国水资源和能源都非常紧张，我国各类工业过程和设备中涉及的制冷过程耗能现象十分严重，而蒸发式冷凝器的使用，可以大大节省用水量，制冷效果更明显，因此具有非常可观的应用前景。

据了解，工业生产中冷却用水占70%以上，冷却用水直接排放会造成热污染、经济和资源浪费，蒸发式冷凝器则是冷却水重复利用的关键设备之一，而能源危机和水环保也促进了蒸发式冷凝器的 研究 和应用。神华制冷介绍，蒸发式冷凝器省去了冷却水在冷凝器中显热传递阶段，使冷凝温度更接近空气的湿球温度，其冷凝温度可比冷却塔、水冷式冷凝器系统低3～5℃，这可大大降低压缩机的功耗，其循环水用量减少只有凉水塔的三分之一左右，优势非常突出。面市后，就受到了人们的推崇。

目前，我国蒸发式冷凝器的开发和应用与国外发达国家相比还有很大的提升空间，但其作为一种节能节水型换热设备，蒸发式冷凝器有着可观的应用前景，将会在很大程度上降低工业耗水量，有效缓解水资源匾乏的现状。

第八节 冷凝器 技术工艺 发展对 行业 项目投资的影响因素

我国冷凝器 技术工艺 发展的成熟与否制约着项目投资的风险大小。若冷凝器工艺技术成熟度较低，则项目存在的风险较大。反之，则项目投资风险较小，预期回报较高。

第九节 不同冷凝器产品 技术工艺 生产线投资收益性比较

不同冷凝器投资商收益比较

第十节 冷凝器项目投资应注意的 技术工艺 因素

近年来，冷凝器生产工艺技术得到了迅速发展，在项目投资应注意：1)生产工艺设备高速化、自动化和大型化；2)采用新技术装备，提高产品质量；3) 研究 开发新的冷凝器品种及相关工艺方法，以满足不同的市场需求。

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