徐志省

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

關(guān)鍵詞：高溫；嚴寒；冷卻系統(tǒng)；設(shè)計

1 前言

在我國的江南地區(qū)，夏季高溫炎熱，有時高溫在+40℃以上的天氣可持續(xù)一個多月。而在冬季，在極端寒冷時的氣溫能降至-10℃以下，而大功率短波發(fā)射機需散耗的熱能又在30～100kW左右，且發(fā)射機的工作環(huán)境溫度最好在20℃左右，過高或過低的溫度，都將直接影響到發(fā)射機的正常運行。為此，在設(shè)計發(fā)射機冷卻系統(tǒng)時，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)射機的副熱量，又要做到在嚴寒天氣下，對發(fā)射機副熱量的有效回收，確保機房內(nèi)的環(huán)境溫度不至太低，達到節(jié)能的經(jīng)濟效益。

2 原冷卻系統(tǒng)存在缺陷

原冷卻系統(tǒng)作為發(fā)射機的附屬設(shè)備，在設(shè)計和安裝之初，它的擺放位置總是在機房的最外圍，且沒有得到很好的綜合考慮，冷凝器的進風口和出風口均設(shè)計在同一面墻體上，進風口在下方，出風口在上方，在夏季，室外溫度可達40℃以上，也就是說進風口吸進的風的溫度在40℃以上，此熱風作為冷凝器的冷卻風，效果大大下降，造成冷凝器出水溫度在60℃以上，使發(fā)射機的大型真空器件（電子管和真空電容）及高周腔體回路的溫度較高，給發(fā)射機的穩(wěn)定運行帶來很大的安全隱患。在冬季，南方的氣溫一般在0℃左右，發(fā)射機在工作狀態(tài)下，還不至于結(jié)冰，但在極個別的年份，室外溫度可達-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

針對原冷卻系統(tǒng)存在的缺陷，結(jié)合南方氣溫跨度較大的實際情況，對冷卻系統(tǒng)進行了整體的改進。該系統(tǒng)分別針對一年四季進行設(shè)計，首先是對冷凝器進行了改型，冷凝器的風機由原來的側(cè)排式低壓離心風機改為向上直排式高速風機。其次是對風道進行改造，出風口由原來的僅向室外排風改為可由風閥控制的向內(nèi)向外兩個排風口，進風口也改為由風閥控制室內(nèi)進風口和室外進風口的風道，便于控制風的內(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，同時還可與風冷式冷凝器互為備份，增加了設(shè)備運行的可靠性。

它的運行方式根據(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，可采用風冷式冷凝器，風路采用外循環(huán)模式，冷卻風從室外吸入，熱風也向室外排出，這樣不會影響到機房大廳內(nèi)的溫度，可保持室內(nèi)的潔凈度。

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

在南方極端寒冷的冬季時，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，板式冷凝器已不能正常工作，便可采用風冷式冷凝器，風路采用內(nèi)循環(huán)模式，進風從機房大廳內(nèi)直接吸入，排風又送回機房大廳，這樣既達到發(fā)射機的冷卻作用，同時，把熱風送回大廳，可提高大廳內(nèi)的室內(nèi)溫度，不需再增加取暖設(shè)備，達到節(jié)能的效果，可謂一舉兩得。

當然，風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，就及時倒用備份設(shè)備，確保發(fā)射機的正常播出。

4 板式冷凝器設(shè)計原理

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。框架包括一個固定壓緊板和一個活動壓緊板，由上導桿與下導桿支承，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的接觸點，將接觸點以真空焊接方式結(jié)合后，就形成了板式熱交換器的耐高壓交錯流通結(jié)構(gòu)，這些交錯的流通結(jié)構(gòu)使得板式熱交換器內(nèi)的冷熱流體產(chǎn)生強烈紊流而達到高換熱效果。板式熱交換器是由一組波紋金屬板組成，板上有4個角孔，供傳熱的兩種液體通過。金屬板片安裝在一個側(cè)面有固定板和活動壓緊板的框架內(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，足以承受介質(zhì)間的壓力差。金屬板和活動板壓緊板懸掛在上導桿，并由下導桿定位，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，可使流體在極低的流速下產(chǎn)生強烈的湍流，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 風冷式冷凝器

風冷式冷凝器的結(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，同時采用通風機來加速空氣流動，使空氣強制對流以增加散熱效果。水流量為3.5m3/h，冷卻風機的風量為8000m3/h。

6 結(jié)束語

通過對冷卻系統(tǒng)的升級改造，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使用不同的冷卻設(shè)備，既能有效地提高發(fā)射機的冷卻效果，又能保證發(fā)射機房維持在一下相對封閉潔凈的環(huán)境，并在嚴寒季節(jié)時利用回風通路提高機房大廳的室內(nèi)溫度，大大提高了節(jié)能效應(yīng)，達到節(jié)能減排的效果，可謂一舉兩得。

參考文獻

[1]楊世銘，陶文銓.傳熱學[M].北京：高等教育出版社，2006.

（作者單位：國家新聞出版廣電總局831臺）