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        無錫正溪工業傳熱設備有限公司


        WUXI ZHENGXI INDUSTRIAL HEAT TRANSFER EQUIPMENT CO.,LTD

        蒸發式冷凝器結構特點及工程應用

        作者: ‖ 時間:2020/5/14 ‖ 來源: ‖ 點擊:348

         隨著人們節能意識的提高,蒸發式冷凝器在制冷工程中的應用也多了起來,結合工程實例與相關產品做比較,并就工程中實際問題進行討論。

        1蒸發式冷凝器結構特點

        蒸發式冷凝器的殼體為薄鋼板制成的四方形箱體結構,箱體內上部設有風扇、電機、擋水板、噴淋裝置,中部安裝有冷卻盤管、PVC熱交換層,下部設有循環水泵、補水裝置、集水槽。為防止水腐蝕鋼材,箱體和冷卻盤管必須進行鍍鋅處理。根據風機安裝位置的不同,蒸發式冷凝器可分為吸風式和鼓風式兩種形式,其結構如圖1所示。吸風式是將風機安裝在箱體頂部,當風機運轉時,箱體內的熱空氣從頂部排出,新鮮空氣從箱體下側的吸風口處吸入。它的優點是箱體內能保持一定的負壓,可降低水的蒸發溫度,更有利于換熱。缺點是潮濕的空氣流經風機時,會腐蝕電機及其它零部件,所以,要選用密封防潮的全封閉式電機和耐潮、耐高溫的風機驅動設備。鼓風式的結構是將風機安裝在箱體下部的側面部位,新鮮空氣在風機的作用下進入箱體,經過冷卻盤管后,成為熱空氣,從頂部排出。它的優缺點與吸風式的相反。

        根據經驗,吸風式的冷卻效果要比鼓風式的好一些,因此,在實際工程中,使用吸風式的蒸發式冷凝器要多一些。

        2蒸發式冷凝器原理及工作特點

        蒸發式冷凝器在運行時,集水槽內的水由循環水泵送到上部的噴淋裝置中,由噴淋裝置均勻地噴在冷卻盤管的外表面上,形成很薄的一層水膜。水膜與冷卻盤管內的高溫制冷劑氣體進行熱交換后,一部分水蒸發成水蒸汽,靠汽化潛熱帶走大量熱量(水的汽化潛熱約為2450kJ/kg,對于水冷式冷凝器,即使水的溫升在48℃,每公斤水也只能帶走25kJ35kJ的熱量)。水蒸汽在風機風力的作用下隨熱空氣一起上升,經過擋水板時,水蒸汽被截住,收集到PVC熱交換層中,與未蒸發的水一起冷卻降溫后,流回集水槽,繼續循環使用。水蒸汽在擋水板中的飄逸率很小,不到0.001%。因此,蒸發式冷凝器在使用過程中,只要補充很少的水量,即可滿足運行要求,尤其適用于干旱缺水地區。

        有的蒸發式冷凝器在擋水板上部設有預冷盤管,壓縮機排氣先進入預冷盤管,與通過擋水板的 蒸發式冷凝器結構型式空氣進行熱交換后,排氣溫度適當降低,然后再進入冷卻盤管去冷凝。這種蒸發式冷凝器適用于壓縮機排氣溫度較高的系統,高溫氣體經預冷后再進行冷凝,不僅能提高冷卻盤管的效率,而且還可以抑制冷卻盤管表面結垢。因為冷卻盤管內部溫度越高,循環水中的各種雜質也就越容易附在盤管表面上。

        近幾年來,有的廠家在蒸發式冷凝器內部安裝有淺水層鼓泡式熱交換裝置。該裝置安裝在冷卻盤管的下部,從冷卻盤管流下的水收集在此裝置上,形成較淺的水層,水層在風機吸入的新風鼓動作用下,形成大量的水泡,加大了水與空氣的接觸面積,強化了換熱。水被降溫后,流進集水槽,繼續循環使用,經鼓泡后的熱濕空氣從專門的風道排出設備。 在冬季氣溫較低的環境下,為防止集水槽內的水結冰,可采用如下方法(1)在集水槽內安裝電加熱器,保證水溫不低于4℃。 (2)把配備有水泵、過濾器、接管的遠置集水槽安裝在較溫暖的房間里,將冷卻水用管道輸送到遠置集水槽內進行循環使用。

        另外,某些廠家的蒸發式冷凝器能夠利用風冷來代替水冷,將集水槽內的水放完,開動風機,利用冷風來冷卻制冷劑氣體,也能達到冷凝效果。但冷凝效率由室外干球溫度決定,室外干球溫度越低,越有利于冷凝效率的增加。在蒸發式冷凝器運行時,要注意噴淋水量必須適中,若噴淋量過小,冷卻水不能在冷卻盤管上形成連續的水膜,將會使冷凝壓力增高,換熱效果惡化;若噴淋量過大,水膜層過厚,則不利于靠水分蒸發來帶走大量熱量。因此,最佳噴淋量應保證冷卻水能夠全部濕潤冷卻盤管表面,并形成連續流動的水膜,這樣,蒸發式冷凝器才能發揮出最佳冷凝效果。

        以下是美國有關蒸發式冷凝器的經驗數據:

        傳熱面積:0.25m2/kW冷凝負荷

        噴淋水量:0.018L/s/kW冷凝負荷

        風量:0.03m3/s/kW冷凝負荷

        蒸發水量:1.5L/h/kW冷凝負荷

        3工程實例比較

        我們對新疆某地一座冷凝負荷為696kW的冷庫,分別采用蒸發式冷凝器和臥式冷凝器作如下比較(見表1),該地區濕球溫度為21.6℃,設冷凝溫度為35℃,臥式冷凝器進出口水溫差為5℃

         

        2是蒸發式冷凝器和臥式冷凝器運行費用的比較。

        有的蒸發式冷凝器風扇電機可選用雙速電機,當冷藏間負荷減少或環境溫度降低時,風扇電機可低速運行,能產生全速運行時60%的負荷能力,而能耗僅為全速運行時的15%,2括號內的數字即為風扇電機在低速運行時的耗電量及電費。

        4安裝時應注意的問題

        蒸發式冷凝器可直接安放在機房的頂部,四周不得有影響空氣暢通流動的建筑,否則,將會引起熱空氣回流,增加進風口處新鮮空氣的濕球溫度給冷凝效果帶來一定的影響。如果無法避免周圍環境的限制,可在熱空氣排出口處安裝排風筒來增加排放高度,具體高度應與周圍建筑物高度持平。蒸發式冷凝器在配管時,一定要注意與其它設備之間的壓力平衡問題,單臺蒸發式冷凝器至貯液器之間的管道安裝如圖2所示。

         

        當多臺蒸發式冷凝器并聯時,每臺蒸發式冷凝器的液體出口與貯液器水平進液管之間應保持一定的高度,以保證制冷劑液體能夠克服管道、閥門的阻力,順利流入貯液器。具體高度的確定,可參照以下經驗:制冷劑在冷卻盤管中的壓力降等于或小于0.007MPa,高度不能低于600mm,若壓力損失較大,則每增加0.007MPa,高度就相應增加600mm。另外,由于制冷劑經過冷卻盤管時的流動阻力不同,所以,各臺蒸發式冷凝器出液口處的壓力也不同,為防止冷凝后的制冷劑液體倒流至壓力較低的冷卻盤管中,必須使每根液體分管在與總管匯合之前,要有向上彎曲的管段作為液封,用來平衡各臺冷卻盤管內的壓力差,液封至少要保持200mm高度。

        如果蒸發式冷凝器的安裝高度受施工條件限制,可將平衡管安裝在冷卻盤管的液體管道上,如圖4所示。

        這樣,安裝高度就不會被制冷劑在冷卻盤管內的壓力降所限制了,只要高度能夠使制冷劑液體克服管道、閥門的阻力即可。一般情況下,冷卻盤管出液口與貯液器進液口的高度達到450mm就可以滿足使用要求了。但是,這種安裝方法必須在保證各臺蒸發式冷凝器規格、阻力都相同的前提下才能進行,否則,將會由于壓力不平衡,而出現制冷劑液體倒流至低壓冷卻盤管內的情況。在多臺蒸發式冷凝器并聯的系統中,每個冷卻盤管的進、出口處都要安裝截止閥門,因為,在系統運轉過程中,如果停用某臺冷凝器,必須用閥門與系統斷開,否則,高壓排氣將通過停用的冷卻盤管,倒灌入其它冷凝器的冷卻盤管內,將冷凝后的液體頂回去。冷卻盤管液體出口段的閥門應安裝在直立管道上,閥門位置應比冷卻盤管出口處至少低200mm,以確保液體能夠克服閥門阻力,順利地流入貯液器。由于蒸發式冷凝器的冷凝壓力受環境溫度、風機風量、循環水量、盤管內是否有空氣等多方面因素的影響,因此,為了安全使用,必須在冷卻盤管進、出口管段上安裝安全閥。

        5對水質的要求

        由于蒸發式冷凝器長期安置于室外,集水槽內的水難免受到粉塵和微生物的污染,再加上水質本身的硬度問題,都會使冷卻盤管表面結垢,對冷凝效果產生不良影響。因此,必須要定期更新部分循環水,使循環水的PH值在6.58.0之間,水中的固體不溶物總量≤1000ppm。對于水質硬度較高的地區,還要在補水管路上安裝水處理儀,用以軟化水質。

        6放空氣問題

        由于蒸發式冷凝器的冷卻盤管空間較小,稍有空氣進入,便會使冷凝壓力增高,效果惡化。因此,要保證蒸發式冷凝器能夠正常運行,如何正確地排放空氣也是一個值得注意的問題。 設備運行過程中,空氣大量集中在冷卻盤管液體出口處,可打開該處的放空氣閥,將混合氣體排入空氣分離器進行空氣分離。設備停機時,空氣向冷卻盤管的高處聚集,此時,可打開冷卻盤管進氣口處的放空氣閥,直接將空氣排入大氣。


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