徐志省

摘 要：本文重點(diǎn)介紹了在南方-10℃～+40℃環(huán)境下，有針對(duì)性地進(jìn)行防高溫和抗嚴(yán)寒的雙重設(shè)計(jì)，既能在高溫環(huán)境下提高發(fā)射機(jī)的冷卻效果，又能在嚴(yán)寒環(huán)境下對(duì)熱空氣的充分利用，起到對(duì)機(jī)房環(huán)境溫度的綜合控制，確保了大功率短波發(fā)射機(jī)的冷卻系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：高溫；嚴(yán)寒；冷卻系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

1 前言

在我國(guó)的江南地區(qū)，夏季高溫炎熱，有時(shí)高溫在+40℃以上的天氣可持續(xù)一個(gè)多月。而在冬季，在極端寒冷時(shí)的氣溫能降至-10℃以下，而大功率短波發(fā)射機(jī)需散耗的熱能又在30～100kW左右，且發(fā)射機(jī)的工作環(huán)境溫度最好在20℃左右，過(guò)高或過(guò)低的溫度，都將直接影響到發(fā)射機(jī)的正常運(yùn)行。為此，在設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)冷卻系統(tǒng)時(shí)，既要充分考慮到在高溫環(huán)境下冷卻系統(tǒng)的有效工作，能帶走發(fā)射機(jī)的副熱量，又要做到在嚴(yán)寒天氣下，對(duì)發(fā)射機(jī)副熱量的有效回收，確保機(jī)房?jī)?nèi)的環(huán)境溫度不至太低，達(dá)到節(jié)能的經(jīng)濟(jì)效益。

2 原冷卻系統(tǒng)存在缺陷

原冷卻系統(tǒng)作為發(fā)射機(jī)的附屬設(shè)備，在設(shè)計(jì)和安裝之初，它的擺放位置總是在機(jī)房的最外圍，且沒(méi)有得到很好的綜合考慮，冷凝器的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口均設(shè)計(jì)在同一面墻體上，進(jìn)風(fēng)口在下方，出風(fēng)口在上方，在夏季，室外溫度可達(dá)40℃以上，也就是說(shuō)進(jìn)風(fēng)口吸進(jìn)的風(fēng)的溫度在40℃以上，此熱風(fēng)作為冷凝器的冷卻風(fēng)，效果大大下降，造成冷凝器出水溫度在60℃以上，使發(fā)射機(jī)的大型真空器件（電子管和真空電容）及高周腔體回路的溫度較高，給發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)很大的安全隱患。在冬季，南方的氣溫一般在0℃左右，發(fā)射機(jī)在工作狀態(tài)下，還不至于結(jié)冰，但在極個(gè)別的年份，室外溫度可達(dá)-10℃以下，很容易造成冷凝器的水路內(nèi)被凍住，使冷凝器的銅管路被凍裂，引發(fā)設(shè)備的故障。

3 總體設(shè)計(jì)

針對(duì)原冷卻系統(tǒng)存在的缺陷，結(jié)合南方氣溫跨度較大的實(shí)際情況，對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了整體的改進(jìn)。該系統(tǒng)分別針對(duì)一年四季進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先是對(duì)冷凝器進(jìn)行了改型，冷凝器的風(fēng)機(jī)由原來(lái)的側(cè)排式低壓離心風(fēng)機(jī)改為向上直排式高速風(fēng)機(jī)。其次是對(duì)風(fēng)道進(jìn)行改造，出風(fēng)口由原來(lái)的僅向室外排風(fēng)改為可由風(fēng)閥控制的向內(nèi)向外兩個(gè)排風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口也改為由風(fēng)閥控制室內(nèi)進(jìn)風(fēng)口和室外進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)道，便于控制風(fēng)的內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種狀態(tài)。最后還增加了一套板式冷凝器，其為水水交換形式，提高了交換效率，同時(shí)還可與風(fēng)冷式冷凝器互為備份，增加了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

它的運(yùn)行方式根據(jù)季節(jié)的變化而改變，具體控制如下：

在春秋兩季，室外氣溫比較適宜，一般在5℃～25℃之間，此時(shí)，可采用風(fēng)冷式冷凝器，風(fēng)路采用外循環(huán)模式，冷卻風(fēng)從室外吸入，熱風(fēng)也向室外排出，這樣不會(huì)影響到機(jī)房大廳內(nèi)的溫度，可保持室內(nèi)的潔凈度。

在炎熱的夏季，通過(guò)水節(jié)門，可把發(fā)射機(jī)的水路連接到板式冷凝器上，一次水是發(fā)射機(jī)設(shè)備的冷卻水，二次水用冷卻塔進(jìn)行降溫。因板式冷凝器的冷卻效率明顯高于風(fēng)冷式冷凝器，因此，即使在室外氣溫達(dá)到40℃以上，也可確保發(fā)射機(jī)的進(jìn)水水溫控制在30℃左右，大大提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

在南方極端寒冷的冬季時(shí)，如果室外氣溫下降到-1℃以下，將可能造成冷卻水路的凍結(jié)，此時(shí)，板式冷凝器已不能正常工作，便可采用風(fēng)冷式冷凝器，風(fēng)路采用內(nèi)循環(huán)模式，進(jìn)風(fēng)從機(jī)房大廳內(nèi)直接吸入，排風(fēng)又送回機(jī)房大廳，這樣既達(dá)到發(fā)射機(jī)的冷卻作用，同時(shí)，把熱風(fēng)送回大廳，可提高大廳內(nèi)的室內(nèi)溫度，不需再增加取暖設(shè)備，達(dá)到節(jié)能的效果，可謂一舉兩得。

當(dāng)然，風(fēng)冷式冷凝器與板式冷凝器，在一般的條件下，均可作為互為備份，從而在其中某一設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，就及時(shí)倒用備份設(shè)備，確保發(fā)射機(jī)的正常播出。

4 板式冷凝器設(shè)計(jì)原理

板式冷凝器的構(gòu)成及工作原理。板式換熱器是由框架、傳熱板片組及夾緊螺栓等主要部件組成。框架包括一個(gè)固定壓緊板和一個(gè)活動(dòng)壓緊板，由上導(dǎo)桿與下導(dǎo)桿支承，在另端有一支柱。

板式熱交換器是由沖壓成形的凹凸不銹鋼板組成。兩相臨板片之間的凹凸紋路成180°相對(duì)組合，因此板式熱交換器兩板片之間的凹凸脊線形成了交錯(cuò)的接觸點(diǎn)，將接觸點(diǎn)以真空焊接方式結(jié)合后，就形成了板式熱交換器的耐高壓交錯(cuò)流通結(jié)構(gòu)，這些交錯(cuò)的流通結(jié)構(gòu)使得板式熱交換器內(nèi)的冷熱流體產(chǎn)生強(qiáng)烈紊流而達(dá)到高換熱效果。板式熱交換器是由一組波紋金屬板組成，板上有4個(gè)角孔，供傳熱的兩種液體通過(guò)。金屬板片安裝在一個(gè)側(cè)面有固定板和活動(dòng)壓緊板的框架內(nèi)，并用夾緊螺栓夾緊。板片上裝有密封墊片，將流體通道密封，并且引導(dǎo)流體交替地流至各自的流道內(nèi)，形成熱交換。流體的流量、物理性質(zhì)、壓力降和溫度差決定了板片的數(shù)量和尺寸。波紋板不僅提高了湍流程度，并且形成許多支承點(diǎn)，足以承受介質(zhì)間的壓力差。金屬板和活動(dòng)板壓緊板懸掛在上導(dǎo)桿，并由下導(dǎo)桿定位，而桿端則固定在支撐柱上。

板式換熱器傳熱板片上的特殊波紋設(shè)計(jì)，可使流體在極低的流速下產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍流，湍流的自凈效應(yīng)又可防止污垢的產(chǎn)生，使得板式換熱器的傳熱系數(shù)為管殼式換熱器的3～5倍。水流量為5m3/h。

5 風(fēng)冷式冷凝器

風(fēng)冷式冷凝器的結(jié)構(gòu)形式主要為若干組銅管所組成，由于空氣傳熱性能很差，故通常都在銅管外增加肋片，以增加空氣側(cè)的傳熱面積，同時(shí)采用通風(fēng)機(jī)來(lái)加速空氣流動(dòng)，使空氣強(qiáng)制對(duì)流以增加散熱效果。水流量為3.5m3/h，冷卻風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為8000m3/h。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)冷卻系統(tǒng)的升級(jí)改造，使冷卻系統(tǒng)能適應(yīng)一年四季的不同環(huán)境溫度下的需求，隨著室外溫度的改變而適時(shí)使用不同的冷卻設(shè)備，既能有效地提高發(fā)射機(jī)的冷卻效果，又能保證發(fā)射機(jī)房維持在一下相對(duì)封閉潔凈的環(huán)境，并在嚴(yán)寒季節(jié)時(shí)利用回風(fēng)通路提高機(jī)房大廳的室內(nèi)溫度，大大提高了節(jié)能效應(yīng)，達(dá)到節(jié)能減排的效果，可謂一舉兩得。

參考文獻(xiàn)

[1]楊世銘，陶文銓.傳熱學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2006.

（作者單位：國(guó)家新聞出版廣電總局831臺(tái)）