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蒸发冷凝水系统原理

发布时间:2022-08-13 05:03:17 来源:华体会体育官网  作者:华体会体育官网入口


  蒸发冷凝技术是指蒸汽压缩循环制冷系统中采用蒸发式冷凝器的技术,该冷凝器通过喷淋装置直接与冷却水接触,并且利用空气强制循环和喷淋冷却水的蒸发来将制冷剂的冷凝热带走。相比于干式空冷冷凝器,蒸发冷凝器的散热性能受环境湿球与管内工质温差影响,而不是环境干球温度与管内工质的温差,因此工质的冷凝温度会更低,机组整体能效更高。与直接蒸发冷却和间接蒸发冷却相比,由于冷凝器内工质经过压缩机压缩升温,在极端高温工况下也能散热并通过蒸汽压缩循环为给水系统提供冷量。空气经过蒸发冷凝器的过程为加湿增焓过程,而直接或间接蒸发冷却为加湿等焓过程。

  蒸发冷凝系统主要由蒸发冷凝器、布水装置、喷淋水循环装置、脱水装置、冷凝风机和填料等组成。

  其中核心设备为蒸发冷凝器,主要分三种结构形式,包括管式、板式、管板式蒸发冷凝器。管式蒸发冷凝器采用防腐处理的金属管或不锈钢管折弯成型,中间没有焊点,制作工艺简单;板式蒸发冷凝器由两片特定形状的金属板焊接在一起,金属板与喷淋水接触的表面采用防腐处理,板式蒸发冷凝器换热面积较大, 水膜分布均匀,换热性能优异,但是由于表面有多个焊点,存在腐蚀风险,金属板也需要更大厚度来保证焊接质量和系统运行可靠性,因此成本更高,工艺更复杂;板管式蒸发冷凝器由蛇形管及金属薄板组成,蛇形管内部为制冷剂,金属薄板包裹蛇形管,增大散热面积,防止喷淋水与蛇形管接触,同时也便于清洗水垢, 但由于金属薄板与蛇形管之间存在缝隙,会增大热阻,因此也有厂家直接采用金属薄板安装在蛇形管的管与管之间,这样增加了水膜的表面积,加强了水膜蒸发散热,也减少了工艺的难度。

  冷凝风机的风量和喷淋水循环水量需要经过合适的理论计算或实验来选择, 风量过大会破坏水膜,蒸发冷凝器表面出现更多干点,同时造成漂水现象,增加系统运行成本,风量过小会间接增大蒸发冷凝器设计尺寸,增加系统初投资;水量过大,水膜厚度增加导致换热热阻增加,水量过小蒸发冷凝器表面也容易出现干点。

  填料通过降低喷淋水的水温可以减少水垢的形成,并通过喷淋水的显热带走蒸发冷凝器的一部分热量,可以缩减蒸发冷凝器的尺寸,减少成本。

  高温冷冻水能够提高蒸汽压缩循环制冷系统的蒸发温度,进而提高系统的能效比,以300kW 制冷量的螺杆式蒸发冷凝冷水主机为例,不同的冷冻水回水温度对应系统能效比如下:

  蒸发冷凝系统:随着环境湿球温度降低,系统的冷凝温度会降低,能效比会逐渐升高,以 300kW 制冷量的螺杆式蒸发冷凝冷水主机为例,不同的冷凝温度对应系统能效比如下:

  需要注意的是以上是环境湿球温度变化导致的冷凝温度变化,通常设计中降低冷凝温度的方式是增大蒸发冷凝器的尺寸,但同时冷凝风机和冷却水泵功率也会提高,设计方案时需要综合考虑系统成本和节能需求。

  带自然冷却蒸发冷凝冷水系统是在常规蒸发冷凝系统中集成自然冷却模块, 自然冷却模块主体部分为干式空冷换热器,通过三通阀或者板式换热器等装置与蒸发冷凝系统中的蒸发器串联在输配水系统之中。其中在全年环境温度都高于0℃的地区一般采用三通阀,自然冷却模块工质为水;其他地区则采用板式换热器, 工质采用凝固点低于 0℃的载冷剂(如乙二醇)。该系统有三种运行模式,包括:高温工况时运行蒸汽压缩制冷模式、过渡季节时运行混合制冷模式、低温工况时运行完全自然冷却模式。

  1. 压缩机 2. 冷凝风机 3. 预冷器 4. 脱水装置 5. 水分配系统 6. 蒸发式冷凝器 7. 填料8. 循环水箱 9. 节流装置 10. 循环水泵 11. 蒸发器 12. 乙二醇一水板式换热器 13. 乙二醇泵14. 自然冷却风机 15. 自然冷却盘管

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