随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,空调制冷技术的使用越来越广泛,已成为世界上最主要的能源消耗之一,也是造成近年我国夏季用电瓶颈的最主要因素。蒸发式冷凝冷却设备是一种节能高效的换热设备,近年来在制冷空调领域发展较快,但关于其在空调系统中的性能和应用方面的资料尚缺乏。 本文借助现代测试和模拟手段,对采用强化传热管的蒸发式冷凝冷却器传热传质性能进行了实验和模拟研究。论文主要做了以下几方面的研究： 首先,鉴于分析模型难以反映蒸发式冷凝器内热质传递过程的特点,基于计算流体动力学(CFD)关于气液两相流的处理方法,建立了评价蒸发式冷凝冷却器传热传质性能的数值模型,利用模拟软件FLUENT6.2模拟蒸发式冷凝冷却器内的多相流体流动和传热传质过程。模型将气相作连续相,采用欧拉法处理,而液相作离散相处理,采用拉格朗日法,气液界面则为两种方法的耦合：得到了冷凝器内喷淋水的运动轨迹,以及热流密度、气相的水蒸气质量分数和相对湿度、液相的质量沿换热器高度方向的变化,气相的温度和压力分布(或压降)等。模拟的气相和液相的热力特征变化趋势与实验测试值基本相符,经过实验验证表明,所建数值模型可以用来预测蒸发式冷凝器的换热性能,其误差在可接受的范围以内。基于上述数值模型模拟了入口空气湿度和风速对冷凝器排热能力的影响,模拟结果表明,相对干燥的环境将大大提高冷凝器的换热能力；在冷凝温度一定的情况下,风速的提高将增大冷凝器的排热量,但随着风速的增大,排热量的增长趋势趋缓。模拟与实验验证表明,所建数值模型可以作为蒸发式冷凝器性能预测和结构优化的有效辅助工具。 通过对不同管型换热器的性能测试,得到四种强化传热管的传热和传质关联式,以及空气阻力关系式。测试结果表明所开发的扭曲管和间断扭曲管可以有效地提高蒸发式冷凝冷却设备的换热能力；管截面方向的变化有效地增加了水膜的横向波动和气流扰动,管表面对喷淋密度的适应范围更广,强化了水膜与空气间的传热传质,也增强了管内流体的涡流程度,达到了强化换热的目的,而管内外的阻力也略有增加。 对蒸发式冷凝器应用于空调系统进行了实验研究,并从两方面考察了环境对蒸发式冷凝空调设备性能的影响-负荷的变化和湿球温度的变化。结果表明湿球温度对蒸发式冷凝器及整个空调系统性能影响显著,较低的湿球温度对提高空调系统性能有利；空调系统COP随负荷率的减小而下降,当采用变频风机运行策略,可以有效改善部分负荷下的蒸发式冷凝空调系统效率。为了检验蒸发式冷凝器在工程应用中的实际运行性能,对联合开发的几种蒸发式冷凝空调设备在工程实例中的运行效果进行了现场测试,结果表明即使在相对湿度80％以上的运行环境下,蒸发式冷凝空调系统性能都达到了3.4以上。测试结果验证了该产品节能和节约冷却循环水的特点,是一种很有发展前景的新型空调产品。 以蒸发式冷凝冷却器传热传质分析模型为基础,引入空气湿球温度和焓的关系式,在考虑水膜温度波动基础上,采用Visual Basic开发蒸发式冷凝冷却器设计与运行控制参数优化软件。在蒸发式冷凝冷却器的结构参数确定的前提下,提出风机和水泵的节能优化算法,得到不同外界环境参数条件下,使得蒸发式冷却器能效比最高的风机和水泵最佳组合运行参数,上述算法不仅能够帮助蒸发式冷却器的生产厂家为用户提供风机和水泵在不同外界环境条件的运行参数指导,而且能够用于蒸发式冷却器的实际控制过程,达到蒸发式冷却器节能运行的目的,为蒸发式冷却制冷系统的节能提供重要参考。 本课题立足于蒸发式冷凝器在制冷空调领域的应用,从机理分析和数值模拟两方面研究了蒸发式冷凝冷却设备的传热传质过程：搭建了测试不同管型的蒸发式冷凝冷却器实验平台,进行了大量的性能比较实验,通过海量实验数据提出了不同管型的蒸发式冷凝器传热传质性能实验关联式；将蒸发式冷凝器应用于空调系统并进行了性能实验测试和评价,提出了节能运行的控制策略：论文的最后在分析模型的基础上,开发出蒸发式冷凝冷却器的设计和运行控制参数优化软件,可以作为工程设计及应用的辅助工具。 本文的研究结果为蒸发式冷凝器在民用空调领域及其在其他制冷系统的应用提供了可靠的理论和实验数据,具有重要的参考价值。