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浅析蒸发式冷凝螺杆冷水机组

浏览次数: 日期:2016-09-14

1、蒸发式冷凝器的原理

 

        蒸发式冷凝器将水冷式冷凝器和冷却塔中分开的冷凝过程与水冷却过程合二为一,它是利用冷却水在换热器表面分布成薄膜,水膜与强制流动的空气直接接触,被冷却物料将热量传给水膜,水膜发生非饱和蒸发并与空气进行热质交换与传递,最后由空气带走热量的过程。它对传统冷却方式进行了两方面改进:一是减去冷却水从冷凝器到冷却塔的传递过程,直接实现水的重复利用,节省水泵功耗;二是改变单相冷却流体用显热温升来冷却物料的方式,主要用水的潜热带走热量。

 

2、盘管式蒸发式冷凝器

 

        目前被广泛应用最广、最多的一种蒸发式冷凝器是盘管式蒸发式冷凝器。盘管式蒸发式冷凝器(见图1)是将冷却水喷淋于管子表面形成水膜,水膜与管内介质完成换热后,水直接与管外快速流动的空气接触并发生热质交换,完成换热过程,并由空气将热量及水蒸气带走,空气的流动不仅使换热过程变得更快,而且由于空气的快速流动,空气在速个过程都能保持非饱和状态,其传热传质推动力也更大。

 

图1 盘管式蒸发式冷凝器示意图


3、应用蒸发式冷凝器的优势

 

①、节能。一方面,蒸发式冷凝器将水蒸汽的冷凝与水冷却过程合二为一,省略了冷却水从冷却塔到冷凝器的传递阶段,加之循环水量仅为水冷式的5%~10%,有效地节约了冷却水泵的输入功率;另一方面,蒸发式冷凝器冷却水温更接近空气湿球温度,其相应的冷凝温度可以更低,其冷凝温度比风冷式冷凝系统低10~15℃,比水冷式冷凝系统低3~8℃,进而提高制冷主机的能效。

 

②、节水。冷却水在冷凝器中的温升约5~8℃,即1kg 水带走25~35 kJ 的热量,而蒸发式冷凝器主要通过冷却水潜热来完成换热的,1kg 水吸热蒸发可以带走2450kJ 的热量,另外,蒸发式冷凝器耗水量仅为排热量的1‰-3‰,使得蒸发式冷凝器实际运行中的用水量为冷却塔系统的5%~15%,节约了水资源。

 

③、热交换性能好。一方面,由于水的蒸发潜热大,单位水的吸热量大,在换热器内外,水、空气与冷却介质交错流动,使传热速度更快,传热效率增加,从而达到高效换热效果;另一方面,由于其采用强化换热技术,可使系统的效率得到大大的提高。

 

④、占地面积小。蒸发式冷凝器集冷凝盘管组、循环水泵、轴流风机、集水盘和连接水管于一体,把冷却过程进行一体化,而且结构十分紧凑,因此其占地面积仅相当于冷凝器与冷却塔的总占地面积的30%~60%,在土地资源日益紧张的今天,有特别重要的意义。

 

⑤、运行费用低。在运行中,除如上所述的节能节水效果外,蒸发式冷凝器还排除了冷却塔系统中因大量用水而产生的水处理问题,使运行费用大大降低。冷凝器和冷却塔的综合初投资,实际上高于蒸发式冷凝器。

 

4、经济效益分析

     

  综上所述两个方案,主机采用蒸发式螺杆冷水机组的配置形式,其优势为:

 

①、由于采用蒸发式冷凝技术后,机组冷凝压力低,使得压缩机输入功率减少,不需要冷却塔及大功率冷却水泵; 使得空调整机能效比高,系统节能。
  

②、比采用水冷式螺杆冷水机组年节约运行电费8.85万元,节能率为15%。

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