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蒸发式冷凝器相对其它冷凝系统具有以下主要优点:

时间:2022-04-28     作者:浙江冰雪制冷设备有限公司

  1、系统运行费用低

  冷凝温度在湿球设计温度8.3℃以内是非常实际和经济的,其结果是压缩机功率比其它的冷却塔/冷凝器系统节省至少10%的功耗,并且比风冷式冷凝器系统节省30%的功耗,风机的功率与冷却塔/冷凝器系统的风机消耗的功率相当,并且大约是相同规格的风冷式冷凝器风机功率的1/3。由于泵的扬程较低和水流量的降低,水泵的功率大约是普通的冷却塔/冷凝器系统中所需要的水泵功率25%。

  2、节省初投资

  蒸发式冷凝器把冷却塔、冷凝器、循环水池、循环水泵和水管综合为一体,这样减少了冷却塔、循环水泵和水管等设备,也减少了冷却塔/冷凝器系统中处理与安装单个元件的费用。

  由于蒸发式冷凝器高效率地利用蒸发式冷却换热方式,所以能有效地减少换热面积、风扇的数量和风机电机功耗。

  3、节省空间

  蒸发式冷凝器通过把冷凝器盘管和冷却塔结合成一体节省了宝贵的空间,并且没必要向冷却塔/冷凝器系统那样需要较大的水泵与管路。

  蒸发式冷凝器只要求大约是相同规格的风冷式冷凝器的50%的迎风面积。

  (四)蒸发式冷凝器设计与安装建议

  冬季运行

  大多数蒸发式冷凝器都是常年运行的,所以必须考虑在环境温度降到0℃以下时循环水的防冻问题。通常可采用以下几种方法。

  1、设置集水槽

  最令人满意的方法就是使用一个带有喷淋水循环水泵且位于一个加热空间之内的集水槽。一个典型的带有远置集水槽的蒸发式冷凝器,任何时候只要当循环水泵停止工作,冷凝器水盘中所有的水就排放到室内水槽中。那么室内的水槽大小必须能够为水泵提供足够的吸程,并提供一个高于此运行水位的缓冲容积来容纳当水泵关闭的时候流回的所有的水,这包括在正常运行期间冷凝器的水和冷凝水盘里的水,再加上冷凝器与水槽之间管路中的水。

  在远置集水槽应用中,必须选择能达到所要求的水流量和所要求的整个压头的循环水泵,这整个压头包括垂直扬程、管的沿程压力(从供水到回水)加上在水分配系统进水集管中所要求的压力。在泵的排水管中必须装上调节阀来调节进入冷凝器的水流量。

  2、水盘电加热器

  有时,由于蒸发式冷凝器摆放位置空间的限制,不能使用远置贮水池,可以在冷凝器水盘里安装电加热器来防止当冷凝器停止运行时在较低的环境温度下出现冰冻现象。并且泵的吸水管路和泵的排水管路(一直到溢流接口处)上都应包上带电热丝的胶带并外裹保温层。

  3、干式运行

  在冬季运行时,制冷负荷和环境空气温度都远远低于设计工况。蒸发式冷凝器可以在没有水循环的情况下干式运行。这将减少设备的负荷也减少了能耗。

  蒸发式冷凝器的干式运行被作为一种季节性使用方法。并且不能采用水泵的开停来作为能量调节方式。由于是否使用循环水对冷凝能力的影响很大,而且此种控制方法又会造成循环水泵的启动与停止过于频繁,冷凝盘管的交替润湿和干燥将会促进冷凝盘管表面水垢的形成。

  当设备冷水水盘中储存有冷凝水时,蒸发式冷凝器在半结冻的环境温度下将不能使用干式运行。即使使用电加热器对水盘水管进行防冻处理,流动的冷空气还会使水盘中的水结冰。电加热器设计时只有当风扇和水泵全部关闭时才能防止结冻,此外,风扇所带动的气流的喘流也吹动设备内的水,从而造成水盘水表面结冰。在使用干式运行时要完全排空水盘中的水。

  4、冷凝器配管

  蒸发式冷凝器在制冷系统中运行的好坏,一方面取决于它本身性能,另一方面取决于它的配管。蒸发式冷凝器的配管主要包括从压缩机的排气端到冷凝器制冷剂进口端之间的管路和从冷凝器制冷剂出液口到高压贮液器进口端之间的管道。人们在长期的配管实践中逐步掌握了一些规律,并加以整理而成为蒸发式冷凝器的配管原则。

  压缩机排气管的尺寸大小应反映出压缩机与冷凝器之间的设计压降允许值。通常认为每30m当量管长的压力降相当于损失0.56℃冷凝温度。这0.56℃损失就是在ASHRAE(美国、采暖、制冷、空调工程学会)基础手册中管路容量表的设计基础。

  对于紧密相联的系统来说,建立在0.56℃冷凝压力损失基础上来选择管路尺寸,就可忽略压缩机排气端压力与冷凝器进口端压力之间的压差。

  然而,如果排气管路很长或按更大的压力降来确定管路尺寸,那么在选择压缩机与冷凝器时必须把实际的压力损失考虑进去。举个例子来说,压缩机排气压力为1275.9KPA,排气管路的总的压降为41.4KPA的氨系统将要求所选的冷凝器的冷凝温度为34.6℃(1234.5KPA)而不是35.7℃(1275.9KPA)。

  在使用蒸发式冷凝器的离心式压缩机系统中排气管路的损失就尤其重要。离心式压缩机具有苛刻的压头特性并且在选择压缩机与冷凝器时必须仔细考虑排气管路的压力降。

  制冷系统中贮液器为随着系统容量变化时造成的高压侧与低压侧制冷剂量的波动提供一个平衡容积。要允许制冷剂在冷凝盘管里自由地流动而不允许滞存在冷凝盘管里而造成冷凝器的容量损失。

  那么,要想让制冷剂在冷凝器的盘管里能顺利的流动,(除了盘管本身沿着制冷剂的流动方向具有适当的向下坡度外),贮液器必须与系统的某个高压侧的某个部位平衡,这种平衡通过一个外部的平衡管来实现。

  当通过制冷剂排液管路达到平衡时,在这种情况下,贮液器是上进口,管路中没有存液弯,这时应按满负荷时最大液体制冷剂流速为0.5m/s来设计管路尺寸。另外,排液管应朝向贮液器设计2%的坡度。

  这样可保证贮液器中的压力与冷凝盘管出口处的压力平衡,使得从冷凝器出来的液体自由的流入贮液器。贮液器与盘管出口之间的压力平衡不能通过排液管得到。必须从贮液器顶部到冷凝器盘管出口之间另外连接一条平衡管。

  因此排液管路可按0.5m/s-0.76m/s的制冷剂流速来确定尺寸。

  配管方式应遵循规则是:

  1、压缩机排气管的最高点装有放气阀,垂直管段上按一个检修阀。

  2、从冷凝器出来的排液管在水平管段上装放气阀和安全阀,且有2.1%坡度坡向贮液器。在垂直管段上装有检修阀,且至少在水平管段下面0.3m处。

  3、在贮液器上另外装有放气阀和安全阀。

  4、现在生产的大多数蒸发式冷凝器所提供的出口接口尺寸对应于设计负荷和制冷剂来说都是过大的。如果在设计负荷下液体速度没有超过0.5m/s或0.76m/s(0.5m/s或0.76m/s取决于贮液器进口的形式),那么允许在连接管路中减小排液管的尺寸。

  5、多台冷凝器并联

  如果在所有的运行工况下想获得最大的效率,对于多台蒸发式冷凝器与一个单一的贮液器相连的系统而言,配管的要求就显得特别重要。对两台或更多的蒸发式冷凝器或蒸发式冷凝器与其它类型冷凝器一起运行的系统。可按最大的液体流速0.76m/s来选择排液管垂直管路和液体集管。单个垂直管段通过存液弯与在贮液器上方的普通液体集管相连接。存液弯可缩短到配管实际中的允许值。液体集管应具有垂直管路中的液体容积相等的容积。垂直管路按0.76m/s来定尺寸,液体集管按0.5m/s流速来定尺寸,且有2.1%坡度坡向贮液器。

蒸发式冷凝器

  使用一垂直的积液器从而没必要在单独的垂直管路上作存液弯。垂直积液器的顶部必须与平衡管路相连以防止从液体集管到贮液器的虹吸现象。垂直管路与液体集管应按最大的液体速度0.76m/s来定尺寸。从积液器到贮液器的垂直排液管路应按最大的液体速度0.5m/s来定尺寸。

  通过壳管式冷凝器的配管的压降是很小的,只需把壳管式冷凝器放在贮液器的上方来保证液体流动就可以了。

  为了平衡每个单台冷凝器的气体压降而要求对于多台冷凝器的排气配管应尽可能的对称。

  配管最显著的变化是冷凝器与贮液器之间的液体管路的连接方式。对于多台冷凝器系统,必须在每个盘管出口出来的排液管道的垂直管段上设有一个存液弯来平衡盘管出口压力的压差。如果由于某种原因在一个盘管中的压降比在另一个盘管中的压降大,因而导致盘管出口压力的不同,那么液体制冷剂将被逼入最大压降的盘管中直到液体压头能够克服压差。不同的盘管压差可能是由使用不同规格的冷凝器、配管方式的变化或波动的负荷工况而造成的。一个冷凝盘管可能被完全的关闭最终具有零压降。在垂直管路上设有存液弯,盘管出口压力的不同就随着改变垂直段的液位来校正,而不存在把液体逼进冷凝盘管中,而降低运行效率。

  如两台蒸发式冷凝器A、B并联连接,无存液弯,但液体可自由流入贮液器,(制冷剂NH3)冷凝器A、B都在满负荷下运行,A冷凝器总的压降为7KPa,其中入口检修阀压降为1.8KPa,盘管压降为5.2KPa。B冷凝器总的压降为4.4KPa,其中入口检修阀压降为1.8KPa,盘管压降为2.6KPa。这时A冷凝器中制冷剂液体不可能从1269KPa的低压流向1271.6KPa较高的压力,所以就出现积累液柱压头,即液体被逼入A冷凝器盘管中,直到抵消了压力差,(1271.6-1269=2.6KPa相当于444mm的液柱高度),也就是说A冷凝器要建立这样高的液柱才能使制冷剂流动,这种液柱大大降低了有效的冷凝面积,使得系统感到制冷剂不足,排气压力将明显升高。排液管可能有点凉,这因为充满液体的冷凝起到类似过冷器的作用。

  应在水平液体集管的底部连接处设有存液弯,然后由水平集管将液体排入贮液器。从贮液器到压缩机排气管设有一根平衡管,这对保持贮液器中压力稳定是必要的,以保证冷凝器中的液体可自由排入贮液器。

  存液弯起到液封作用。上述相同的运行条件下,两个垂直管段中分别要建立1194mm和750mm的液柱,而不在冷凝器盘管中建立液柱。

  存液弯上面的垂直管段高度必须高到足以使液体压头等于冷凝器可能遇到的最大压降。垂直液体管路高度“H”对氨系统来说应至少2m,,而对于R22来说应至少4m。这些尺寸是在“正常”设计条件下的合理范围内满负荷运行的最小立管高度,主要是根据盘管的最大冷凝压力降来确定的。如果检修阀安装在盘管的进口和出口处,相当于这些阀门上压降的制冷剂液柱高度必须增加到以上推荐的最小立管高度上去。

  在温度低的环境条件下,冷凝器的传热能力将有所增加。这种增加,有时允许关闭一台或几台冷凝器,余下的冷凝器就能承担压缩机的满负荷运行。其结果是,运行中的冷凝器所通过的制冷剂流量将增大,经过盘管及其连接管道的压力降就会比“额定设计”条件大许多。另外,在低温度环境下,冷凝压力也大大降低,从而节省了运行能耗。较低的气体密度将增大压力降。为了冷凝器在低温环境下系统能耗量少,冷凝器运行在最高效率上。需要把出液立管做得高一些。在可能情况下,应设计成比最小推荐高度增加50%。

  出液管的垂直段管径应使管内的液体流速不超过0.76m/s,向贮液器出液的水平总管要有2%的坡度向贮液器。总管内的液体应不超过0.5m/s,以此确定总管管径。要注意:在水平总管本身不可设置存液弯。

  平衡管是从贮液器接到排向冷凝器的排气管中心位置上。任何情况下,都不能把平衡管接到多台冷凝器的出液口上,这样做,等于取消了存液弯。这会把液体逼入出口压力最低的冷凝器中。

  6、平衡管

  在以上各种配管连接中,都涉及到平衡管路的问题。贮液器是贮存液体制冷剂的蓄存器,用于调节由于系统负荷或运行条件的变化而引起的高压侧或低压侧所需制冷剂量的波动。它也将冷凝器中的液体全部排放入贮液器中,而不致于有液体残留在冷凝器的盘管内而减少有效冷凝面积。

  根据贮液器周围的环境温度,贮液器内可能有气体冷凝或液体闪发。平衡管就是用来解除这些潜在的不均匀压力状况。举例来说,冷凝温度为32℃,而贮液器放在38℃的机房中,这时贮液器内就会有液体闪发和有潜在的高压。因此,为使液体能从冷凝器中自由地流入贮液器,贮液器的压力必须与上游管段进行平衡。

  如果是单台冷凝器盘管,出液管未设存液弯,那么出液管只要像下水道那样选取管径适当,流速不超过0.5m/s,则出液管本身就能起到平衡作用。如果单台冷凝器盘管设有存液湾,则平衡管中以直接接到盘管出口处的出液管上或者接到冷凝器入口处的排气管上。如果是接到排气管上,那么垂直液管的高度必须足以抵消冷凝器盘管的压力降,如多台冷凝器配管中所阐述的那样。

  对于多台冷凝器安装工程,平衡管总是从贮液器到排气管接到各冷凝器进口的对称位置上。

  确定平衡管的管径多半是凭经验而不是根据计算。表3提供选取平衡管管径的指南。表中数据能满足大多数典型系统。

  7、放气

  各种系统管道布置中都有一个或几个放空气接口。设计并正确使用这些放空气口排除系统中的不凝性气体,是冷凝器和制冷系统获得最低运行费用的重要环节。

  空气和其他不凝性气体通过多种渠道存在并聚集在制冷系统内:

  (1)系统拆开检修之后,或第一次充灌制冷剂之前没有彻底抽空。

  (2)低压测漏气,如果低压的运行压力低于大气压力。

  (3)加进含不凝性气体的劣质制冷剂。

  (4)油和制冷剂的化学裂变。

  不凝性气体的存在会使冷凝压力高出设计值。这就增大了系统运行所需的功率。这些气体越积越多,冷凝压力也将不断升高,不凝性气体的百分率对排气压力的增高量没有一个确切的关系。但是,少量的不凝性气体,可以使电费增加很多。

  系统运行时,不凝性气体将掠过冷凝器,高度集中在冷凝器的出口处,以及贮液器中。当系统关闭时,不凝性气体趋向于系统的高处集结,通常是在靠近冷凝器进气口的排气管上。应当在这些地方设DN32至DN20放空气接口,并单独装阀后连接到放气管上。此放空气管可以不接到空气分离器。当用人工放空气时,必须遵循正确的安全程序和注意事项。在运行中放空气是最普通的操作程序,并且一般认为是最有效的。打开冷凝盘管和贮液器上的放空气阀,将系统中不凝性气体直接放到大气。在系统高点放空气只有当系统设备停止运行时才能进行操作。

  8、管道配置上的多方面考虑

  (1)未来扩建的可能性要提前规划,这对管道管径,贮液器上面的高度的确定以及提供适当空间得到足够的风量等方面尤其重要。

  (2)管道的设计要正确,要允许其有膨胀、收缩和震动的余地。

  (3)安装在水平管段上的任何制冷剂阀门,其阀杆要处于水平位置。

  (4)在多台压缩机并联的氟系统中,各个压缩机的排气管总是交叉连接到一根总排气管再接到冷凝器。多台压缩机可以单独自成回路,也可以对几台压缩机提供一个适宜的回油系统。

  (5)当冷凝器的进气口和出液口都装有检修阀时,应在冷凝器上装安全阀。当冷凝器盘管已经充满液体制冷剂,并且阀门关闭时,容易发生反常事故。另外环境温度改变所产生的制冷剂液压力也足以破坏盘管。

  (6)直角阀常常用于制冷管道,但必须按装正确,阀孔要开足,其流动阻力与普通弯头相同。


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