蒸发冷却是一种新型的我国具有自主知识产权的电工装备冷却技术,其冷却效果好、结构简单、安全可靠、维修方便等一系列优点,数十年来得到了长足的进步和发展,正日益受到电力部门和生产企业的重视与认可,已经成功的应用于水轮发电机、汽轮发电机、变压器等领域。作为二次冷却设备的冷凝器是蒸发冷却系统的重要组成部分,对二次冷却技术的研究对蒸发冷却技术的发展具有重要的意义。目前,自循环蒸发冷却系统中二次冷却使用较多的是水冷冷凝器,其耗水量大、水循环系统结构复杂,特别是在风力发电、坑口电站、电磁选矿等自然环境比较恶劣的场合中,操作维护十分不便,易受到自然条件的限制,进而影响到蒸发冷却技术的应用,需要采用较方便的空气冷凝器作为替代。采用空冷冷凝器有利于自循环蒸发冷却技术在电工装备冷却领域的广泛应用。　　 以往对于空冷冷凝器的研究主要集中在换热较弱的空气侧,对介质冷凝侧的研究则相对较少,且大多只针对强迫对流的冷凝过程,而自循环条件下的研究则少之又少。本课题研究的对象为自循环蒸发冷却系统中空冷冷凝器,主要研究内容包括自循环蒸发冷却系统中空冷冷凝器中冷凝侧的流动和换热等方面的特性以及空冷式自循环蒸发冷却系统的冷启动问题。文章从解析计算、数值模拟和实验研究三个方面入手,深入研究了自循环蒸发冷却系统中空冷冷凝器的流动、换热特性及影响因素,开发出了适用于自循环蒸发冷却系统的空冷冷凝器,并进行不同时间间隔的自循环系统冷启动实验,提出了空冷式自循环蒸发冷却系统冷启动压力阈值的概念,解决了空冷式自循环蒸发冷却系统冷启动问题。　　 本文首先对其进行了解析计算和数值模拟计算两方面工作。在此基础上设计了适用于自循环蒸发冷却系统的铜管串片式空冷冷凝器样机,并利用电加热器进行了自循环蒸发冷却系统中空冷冷凝器换热规律实验,研究热负荷、冷凝器入口形式和冷凝管倾角等因素对空冷冷凝器中介质流动特性和换热特性等方面的影响,并将实验结果与解析计算结果和数值模拟计算结果进行了比较。研究发现,通过改变系统中空冷冷凝器的入口形式可以有效的调节进入冷凝器的冷却介质蒸气的压力,提高换热能力,改善自循环系统的运行效果。　　 本文将设计的空冷冷凝器样机在电磁过滤器的蒸发冷却自循环系统中采用正交实验法进行了欠负荷、额定负荷和超负荷条件下负载特性实验。通过负载实验发现空冷冷凝器能够满足设计工况的需要,具有较好的工作性能,并且能保证适当的超负荷运行时的可靠性和稳定性。　　 本文在电磁除铁器上对空冷式自循环蒸发冷却系统的冷启动问题进行了研究,通过16小时、24小时、48小时和72小时等不同停机间隔的实验,研究自循环蒸发冷却系统冷启动时空冷冷凝器进口局部阻力和运行时间的关系,提出了空冷式自循环蒸发冷却系统冷启动压力阈值的概念,认为该系统在冷启动过程中的压力并不是一直升高的,而是存在阈值,当压力超过这个阈值时即使不排气也能够自动形成自循环。通过对循环管路进行合理的改进可以有效地降低系统冷启动的阈值,能够实现空冷式自循环蒸发冷却系统的低压自动冷启动。　　 本文进行了空冷式自循环蒸发冷却技术在风力发电机上的应用实验,发现通过在空冷冷凝器的出口联箱上加装集气包可以有效的减小残余的空气等不凝性气体对自循环蒸发冷却系统启动和工作性能的影响,可以实现空冷式自循环蒸发冷却系统的自动冷启动。将变频技术应用于空冷式自循环蒸发冷却风力发电装置的空冷冷凝器的控制当中,在少风或无风时风机停运,空冷冷凝器以自然空冷方式运行,可以有效降低自循环蒸发冷却系统在低负荷或无负荷时的真空度,减少外界空气等不凝性气体的渗入,增强自循环蒸发冷却系统的可靠性。