“蒸发冷却技术”再次为国家重大工程李家峡水电站提供技术支撑

水电站是把水的位能和动能转换成电能的工厂。它的基本生产过程是：从河流高处或其他水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将重力势能和动能转变成机械能，然后水轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。电站一般主要由挡水建筑物(坝)、泄洪建筑物(溢洪道或闸)、引水建筑物(引水渠或隧洞，包括调压井)及电站厂房(包括尾水渠、升压站)四大部分组成。 主要组成部分有：水工建筑物、水力机械设备、发电设备、变电设备、配电设备、输电设备和控制及辅助设备。

近期，中国科学院电工研究所为东方电机有限公司提供蒸发冷却技术方案，成功中标李家峡水电站扩机(二期，5号机组)项目。继1999年李家峡水电站4号蒸发冷却水轮发电机组成功运行二十余年之后，电工研究所蒸发冷却技术在水电领域再次起航，继续为东方电机有限公司与青海黄河上游水电开发有限责任公司提供科技支撑。

水轮发电机是指以水轮机为原动机将水能转化为电能的发电机。水流经过水轮机时，将水能转换成机械能，水轮机的转轴又带动发电机的转子，将机械能转换成电能而输出。是水电站生产电能的主要动力设备。水轮发电机由水轮机驱动。它的转子短粗，机组的起动、并网所需时间较短，运行调度灵活，除一般发电外，特别宜于作为调峰机组和事故备用机组。水轮发电机组的最大容量已达80万千瓦。水轮发电机组是指由水轮机、水轮发电机及其附属设备(调速、励磁装置)组成的水力发电设备。

水轮发电机组是水电站的核心设备。为监测、控制和保证水轮发电机组正常运行，做到安全可靠、经济高效，在水电站安装了一整套附属设备系统，如快速闸门、透平油系统、压缩空气系统、供排水系统和自动化设备(自动励磁装置、调速器、水轮机自动控制系统和自动化元件等)。随着现代化计算机技术的不断发展和广泛应用，水电站综合自动化水平也不断提高，许多大中型水电站已经采用计算机监控，实现无人值守。

水蒸发吸热，具有冷却功能。这种物理现象早为人类所利用，例如在房间内泼点水，可以使室温有所下降。目前国内常见的蒸发冷却应用是：冷却塔的冷却水，水依靠自身一小部分在空气中蒸发而被冷却;纺织厂中要求空气湿度大，常用喷淋循环水来冷却空气(温度降低、含湿量增加)。蒸发冷却需要消耗水，但耗量很小，蒸发1kg水大约有2500kJ的冷量。蒸发冷却存在的问题是，用喷淋循环水来冷却空气，导致空气湿度增大，从而限制了它的应用范围，但是近代蒸发冷却技术的发展已经扩展了它的应用范围。

蒸发冷却技术是蒸发冷却从热学原理上是利用流体沸腾时的汽化潜热带走热量。这种利用流体沸腾时的汽化潜热的冷却技术就叫做蒸发冷却技术。

由于流体的汽化潜热要比流体的比热大很多，所以蒸发冷却的冷却效果更为显著。当电机采用蒸发冷却方式后，由于蒸发冷却的冷却效果显著，使得整个电机的温升降低，电机的温度分布均匀，提高运行稳定性。

直接蒸发冷却设备有喷水室和淋水填料式两种型式。

喷水室是一种多功能的空气调节设备，可对空气进行加热、冷却、加湿及减湿等多种处理。喷水室由喷嘴、喷水管路、挡水板、集水池和外壳等组成。喷水室有卧式和立式，单级和双级，低速和高速之分。

立式喷水室的特点是占地面积小，空气流动自下而上，喷水由上而下，因此空气与水的热湿交换效果更好，一般是在处理风量小或空调机房层高允许的地方采用。

双级喷水室能够使水重复使用，因而水的温升大、水量小，在使空气得到较大焓降的同时节省了水量。因此，它更宜用在使用自然界冷水或空气焓降要求大的地方。双级喷水室的缺点是占地面积大，水系统复杂。

低速喷水室内空气流速为2~3m/s，而高速喷水室内空气流速更高，有的在3.5~6.5m/s。高速喷水室为了减少空气阻力，它的均风板用流线型导流格栅代替，后挡板为双波型，这种高速喷水室已在我国纺织行业推广应用。

在空调工程中，用喷水室处理空气的方法得到了普遍应用。喷水室的主要优点是能够实现多种空气处理过程，具有一定的净化空气能力，耗金属量少和容易加工。但是，它也有对水质要求高、占地面积大、水泵耗能多等缺点。所以，在一般建筑中已不常使用或仅作为加湿设备使用。但是，在以调节湿度为主要目的地纺织厂、卷烟厂等工程中仍大量使用。

“S”波淋水填料充分利用梯形斜波的合理设计原则， 同时增加水膜截流的次数，使水膜多次重分配且更趋于均匀。增加竖向凸纹滞留波，提高水膜横向扩散能力，能使在填料中水气热质交换更充分，同时使水膜下泄速度减缓，延长热质交换时间，提高冷却效果。填料片距大，单位体积重量轻，可防止污染物堵塞。水气接触面积大，流程长，横向扩散能力强，使水膜分布更均匀。组装质量轻，载荷强度高。淋水填料(packing)设置在冷却塔内，使水和空气间有充分接触，具有热、质变换表面的填充材料。

间接蒸发冷却是指通过非直接接触式换热器将直接蒸发冷却得到的湿空气(二次空气)的冷量传递给待处理空气(一次空气)实现空气等湿降温的过程。间接蒸发冷却技术能从自然环境中获取冷量，与一般常规机械制冷相比，在炎热干燥地区可节能80%～90%，在炎热潮湿地区可节能20%～25%，在中等湿度地区可节能40%，从而大大降低空调制冷能耗。

间接蒸发冷却是通过水的蒸发吸热来制冷，因此只有当所使用的空气具有较大的干湿球温度差的情况下，才可能有良好的制冷效果。因此，间接蒸发冷却技术极为适合新疆、甘肃等夏季室外干湿球温度相差较大的地区。在室外温度不是很高的情况下，使用喷水室直接蒸发冷却不能达到生产要求时，在不增加人工冷源的情况下，采用喷水室加间接蒸发冷却方式即可满足生产要求。

新闻来源：中国科学院电工研究所

仪器网-专业分析仪器服务平台,实验室仪器设备交易网,仪器行业专业网络宣传媒体。

相关热词：

金相分析仪,油品分析仪,针焰试验仪,液位传感器,土壤测试仪,高效液相色谱仪价格,霉菌试验箱,跌落试验台,离子色谱仪价格,噪声计,集菌仪,接地电阻测试仪型号,柱温箱,旋涡混合仪,电热套,场强仪万能材料试验机价格,洗瓶机,匀浆机,耐候试验箱,熔融指数仪,透射电子显微镜。