蒸發(fā)式冷凝器是將冷卻塔與冷凝器合二為一，利用水的蒸發(fā)潛熱實(shí)現(xiàn)冷凝、冷卻的冷換設(shè)備，在國(guó)內(nèi)外都得到了廣泛的研究與應(yīng)用。蒸發(fā)式冷凝器一般采用蛇形盤(pán)管，管內(nèi)為制冷劑，管外為水流的薄膜和空氣，汽液界面處同時(shí)還存在有傳質(zhì)過(guò)程。大量研究結(jié)果表明，管外液膜及其汽液界面為過(guò)程控制熱阻之一，因此薄液膜的流動(dòng)形態(tài)、更新速率及分布情況均將對(duì)整個(gè)傳熱性能起著至關(guān)重要的作用。

從研究進(jìn)展上可以看出，蒸發(fā)式冷卻、冷凝器理論體系已趨于成熟，但大部分 文獻(xiàn)報(bào)道都是從設(shè)備尺度出發(fā)對(duì)其進(jìn)行性能分析研究的，而對(duì)其管外水分布及內(nèi)部的微結(jié)構(gòu)機(jī)理的研究還不夠充分。蒸發(fā)式冷凝器盤(pán)管表面為薄層水膜所覆蓋，水膜外流動(dòng)著空氣，包括了多相傳質(zhì)換熱、對(duì)流換熱和冷凝換熱三部分。水膜蒸發(fā)為非飽和蒸發(fā)，換熱機(jī)理十分復(fù) 雜。其整個(gè)傳熱過(guò)程為：管內(nèi)工質(zhì)將熱量傳給水膜，水膜通過(guò)顯熱和潛熱傳給空氣，空氣又 將熱量排出。這個(gè)傳熱過(guò)程是多層次，逐步傳遞的過(guò)程，其中較小熱通量的傳遞就是傳熱的 真正速率。研究表明，蒸發(fā)式冷凝器的控制熱阻為管外水膜和汽液界面。管外水膜為薄液 膜，它與逆向流動(dòng)的空氣間的傳熱傳質(zhì)機(jī)理十分復(fù)雜，是整個(gè)傳熱過(guò)程的控制階段，因而水 膜的流動(dòng)形態(tài)、分布及更新速率將對(duì)整個(gè)冷凝器的傳熱性能產(chǎn)生重要影響。因此，有必要對(duì)蒸發(fā)式冷凝器管外水膜進(jìn)行研究，以此來(lái)改進(jìn)蒸發(fā)式冷卻、冷凝器的性能。

華南理工大學(xué)強(qiáng)化傳熱與過(guò)程節(jié)能教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室朱冬生教授及其課題組，在對(duì)蒸發(fā)式冷卻、冷凝器提出了從管型、管表面處理兩方面開(kāi)展研究，該技術(shù)已在廣州拜迪生物制藥研究中心應(yīng)用。

管型對(duì)蒸發(fā)式冷凝器的影響主要表現(xiàn)在換熱面積、水膜流動(dòng)形態(tài)及水膜分布等。蒸發(fā)式冷凝器中增大空氣流和循環(huán)冷卻水的熱質(zhì)交換面積，可以強(qiáng)化傳熱效果，而蒸發(fā)式冷凝器熱質(zhì)交換面為空氣和水膜。水膜與管外壁的接觸面積，由于水珠飛濺和水膜的波動(dòng)，致使空氣 與水膜的接觸面積是與盤(pán)管的外表面積不同的，但它們之間的比例數(shù)基本不變?？梢?jiàn)，蒸發(fā) 式冷凝器的管外熱質(zhì)交換面在滿足一定噴淋水量的情況下，主要與盤(pán)管結(jié)構(gòu)和形狀有關(guān)。水膜在水平管束間由上而下流動(dòng)時(shí)，在不同的流量下會(huì)出現(xiàn)不同的流動(dòng)形態(tài)，如前章所述有滴狀流、柱狀流和片狀流。不同流動(dòng)形態(tài)造成空氣和水膜間的熱質(zhì)交換面積大小又有所不同。片狀流>柱狀流>滴狀流。熱質(zhì)交換面越大其傳熱傳質(zhì)特性也越好。另外，水膜在盤(pán)管表面 的分布及湍動(dòng)程度也十分重要。傳統(tǒng)的盤(pán)管多為單面浸濕，不能充分利用換熱表面，而且其湍動(dòng)程度也不夠。