随着经济发展,人们对地铁的需求增加,由于地铁站多位于城市繁华地带,在地面布置冷却塔影响城市景观,且其运行噪声影响居民生活,因此水冷式空调系统的应用受到限制。蒸发冷凝式空调系统通过显热及潜热交换消除地铁站负荷,提高了换热效率,解决了地铁空调系统冷却塔的布置问题。然而在实际工程中,蒸发冷凝式空调系统的喷淋水大多为循环喷淋,喷淋水换热后未经充分冷却即被循环利用,其温度随着系统运行逐渐升高,导致换热效率降低。基于上述问题,本文提出了一种新型椭圆形套管-管翅式蒸发式冷凝器,该蒸发式冷凝器的换热管分为内管和外管,在椭圆形外管与圆管内管间的类环形区域流动的制冷剂可同时与内管中的冷却水和掠过外管外的喷淋水及冷却空气进行热量交换,提高了蒸发式冷凝器的换热性能。在搭建了椭圆形套管-管翅式换热器实验系统的基础上,该实验系统可通过空气处理系统将蒸发式冷凝器入口空气处理至指定工况,为不同工况下椭圆形套管-管翅式换热器的传热传质性能研究奠定基础,也为后续实验测量及数据分析研究奠定基础。通过理论分析,确定了影响蒸发式冷凝器传热传质过程的相关参数,并对实际工程中地铁站蒸发冷凝式空调系统运行参数进行现场实测。本文以实测圆管-管翅式换热器结构尺寸为依据,建立了椭圆形套管-管翅式换热器和圆管-管翅式换热器数值模拟模型,对管外压降、换热量、传热系数等参数进行模拟计算,其结果与实测数据进行对比。当入口空气温度为27°C、空气流速为3～4 m/s时,椭圆形套管-管翅式换热器风机功耗与圆管-管翅式换热器相比降低了11.18%～14.65%,节能性更优。当入口制冷剂温度为40～57°C、喷淋水温度为27.5～33.5°C、喷淋水流量为0.2 kg/s时,椭圆形套管-管翅式换热器出口制冷剂温度比圆管-管翅式换热器低2.66～10.21°C;其制冷剂进出口焓差与圆管-管翅式换热器相比增加了3.91～15.18 k J/kg,其换热量与圆管-管翅式换热器相比增加了2.34%～9.28%,其传热系数与圆管-管翅式换热器相比提高了47.42%。当入口制冷剂温度为42°C、喷淋水温度为27.5～33.5°C时,椭圆形套管-管翅式换热器换热量与圆管-管翅式换热器实测值相比增加了2.92%～4.80%。当喷淋水温度为27.5°C、入口制冷剂温度为42～57°C时,椭圆形套管-管翅式换热器换热量与圆管-管翅式换热器实测值相比增加了4.46%～10.18%。因此当喷淋水及制冷剂温度较高时,椭圆形套管-管翅式换热器与圆管-管翅式换热器相比具有更好的传热性能,且在实际工程中具有较好的应用前景。