蒸发式冷凝器主要设计参数选择

作者:TENO 发布于:2013-7-3 14:08 Wednesday

    1.冷凝温度和进风湿球温度的选择

    在一定的冷凝热负荷下,制冷剂蒸气的冷凝温度和进风湿球温度关系很大,而进风湿球温度又与各地的气候条件有关。为此,按机械工业部1982年制定的蒸发式冷凝器标准,冷凝温度取35℃,进风湿球温度取27℃。
 
    2.关于配风量的选取

    配风量是指风量与制冷量之比。配风量与进口空气湿球温度有关,进口空气湿球温度越高,要求配风量也越大,但考虑到节约能源,国内外都趋向于选用较小的配风量。1982年机械工业部制定的蒸发式冷凝器标准要求配风量小于45.3m3/1000kJ。

    3.关于配水量的选取

    配水量是指喷淋水量与制冷量之比。配水量应能保证使水全部润湿换热表面,过多的配水量只会增加水泵的功率和水的飞散损失。1982年机械工业部制定的蒸发式冷凝器标准规定最大配水量不超过0.043m3/1000kJ。

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制冷系统中蒸发式冷凝器的性能优势

作者:TENO 发布于:2013-7-2 13:59 Tuesday

冷凝器是制冷系统主要的换热设备之一,其作用是将压缩机排出的高温过热制冷介质蒸汽冷却为液态。从20世纪70年代起,发达国家开始用蒸发式冷凝器代替水冷式冷凝器。而我国在近年也开始将蒸发式冷凝器应用于各类制冷系统中,其中包括冷库、中央空调、工业制冷机组、氨制冷系统等。
特诺冷却蒸发式冷凝器的性能优势:
1节水
蒸发式冷凝器充分利用水的汽化潜热,一般的水冷式冷凝器每1Kg冷却水能带走16.75~25.12KJ热量,而1Kg水在常温下蒸发能带走约2428KJ热量,因而蒸发式冷凝器理论耗水量仅为水冷式冷凝器的1%,考虑到飞溅损失、排污换水等因素,实际耗水量约为水冷式的5%~10%。蒸发式冷凝器大大减少了水的损耗,对于我国水资源严重不足的北方地区有重要的意义。
2节能
同于风冷式冷凝器冷凝能力受限于环境干球温度,而蒸发式冷凝器受限于环境湿球温度,而湿球温度比一般干球温度低8~14℃,加上上侧风机给设备造成的负压环境,因此同风冷式冷凝器相比,蒸发式冷凝器冷凝温度较低。而冷凝温度每升高1℃,单位制冷量的耗电量将增加3%~3.5%,所以采用蒸发式冷凝器总功耗也会显著降低,节能效果明显。在HVAC系统中相对于其它的冷静凝器可以节能20%~40%。
3、结构紧凑
由于不需设置冷却塔,故整个装置结构紧凑、体积小、占地面积少,且安装方便,日常维护工作量小。
4、不污染环境
不少化工厂以往采用壳管式或淋激式冷凝器,夏季时由于冷凝压力过高,常常采用“放空降压”,但每次放出的并不是不凝性气体,其中含有大量的氨气,据有关部门取样分析,有时高达90%,不仅氨损失相当严重,还造成环境污染。但用蒸发式冷凝器后不存在这种现象。
目前西方发达国家普遍采用蒸发式冷凝器,在四内的应用中,由于西北地区缺水的情况,蒸发式冷凝器在西北地区应用较多,酒店、办公楼、商场等民用建筑和厂房车间及冷库、温室等的冷却空调设备基本都采用了蒸发式冷凝器
如某水产公司的万吨级冷藏库,原来配置的是立式壳管式冷凝器,冷却用水直接有天然的湖泊水,配套水泵三台。所用冷凝器腐蚀严重,设备维修较高。后来采用无锡特诺蒸发式冷凝器取代原不立式壳管冷凝器,年节省费用约30万,且设备故障率变小、各方面改善效果明显。

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巡航钓鱼岛

作者:TENO 发布于:2013-2-20 13:10 Wednesday

报道称, 2月18日上午8时54分至9时17分,中国3艘海监船相继进入钓鱼岛附近的领海,日本海上保安厅巡逻船立即发出警告。中国“海监50”则通过无线电用中文和英语回答称,钓鱼岛及其附属岛屿是中国领土。共同社称,3艘中国船环绕钓鱼岛航行约5小时,“海监50”最近时仅距岛约1公里。

(摘录自网络)

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蒸发式换热器的性能优势:

作者:TENO 发布于:2013-1-6 8:22 Sunday

  1节水

    蒸发式冷凝器充分利用水的汽化潜热,一般的水冷式冷凝器每1Kg冷却水能带走16.75~25.12KJ热量,而1Kg水在常温下蒸发能带走约2428KJ热量,因而蒸发式冷凝器理论耗水量仅为水冷式冷凝器的1%,考虑到飞溅损失、排污换水等因素,实际耗水量约为水冷式的5%~10%。蒸发式冷凝器大大减少了水的损耗,对于我国水资源严重不足的北方地区有重要的意义。

    2节能

    同于风冷式冷凝器冷凝能力受限于环境干球温度,而蒸发式冷凝器受限于环境湿球温度,而湿球温度比一般干球温度低8~14℃,加上上侧风机给设备造成的负压环境,因此同风冷式冷凝器相比,蒸发式冷凝器冷凝温度较低。而冷凝温度每升高1℃,单位制冷量的耗电量将增加3%~3.5%,所以采用蒸发式冷凝器总功耗也会显著降低,节能效果明显。在HVAC系统中相对于其它的冷静凝器可以节能20%~40%。

    3、结构紧凑

    由于不需设置冷却塔,故整个装置结构紧凑、体积小、占地面积少,且安装方便,日常维护工作量小。

    4、不污染环境

    不少化工厂以往采用壳管式或淋激式冷凝器,夏季时由于冷凝压力过高,常常采用“放空降压”,但每次放出的并不是不凝性气体,其中含有大量的氨气,据有关部门取样分析,有时高达90%,不仅氨损失相当严重,还造成环境污染。但用蒸发式冷凝器后不存在这种现象。

    目前西方发达国家普遍采用蒸发式冷凝器,在四内的应用中,由于西北地区缺水的情况,蒸发式冷凝器在西北地区应用较多,酒店、办公楼、商场等民用建筑和厂房车间及冷库、温室等的冷却空调设备基本都采用了节发式冷凝器。

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蒸发式冷凝器存在的问题及对策

作者:TENO 发布于:2012-11-8 1:43 Thursday

    蒸发式冷凝器作为生产应用中的一种高效节能换热器,其传热传质原理和结构特点决定了在理论研究和生产应用中不可避免的存在一些问题,其中一些在前人的研究中已经给出了相应的对策,也有一些需要人们进一步的研究分析。在理论研究方面,由于蒸发式冷凝器的传热传质过程相当复杂,目前,国内外的大多学者在相关的理论研究方面是基于种种假设的基础上的,所以建立精确的描述蒸发式冷凝器的理论模型是亟待解决的问题。另外,研究高效换热管提高蒸发式冷凝器的效率和优化冷凝器的结构也是需要进一步解决的问题。

    实验和应用表明,污垢是影响蒸发式冷凝器盘管换热性能的最主要因素之一。因此,为了最佳的传热效率和最长的使用寿命,应考虑循环水的水质处理和循环水的循环周期,并采用较为先进的防结垢技术。催勋章等人对换热管的垢样进行了分析。并建立了喷淋式循环清洗工艺系统,通过实践检验,采用此喷淋式循环清洗工艺系统对蒸发式冷凝器盘管的清洗切合实际而且相当有效。

    由于蒸发式冷凝器是在潮湿的环境下运行的,易于腐蚀,所以其换热盘管、箱体以及风机电机都需要采用防腐处理。换热盘管的腐蚀问题是制约蒸发式冷凝器发展的关键因素,蒸发式冷凝器的换热盘管一般采用整体热浸锌防腐,并且要保证镀锌层的厚度,镀锌层的厚度不够或者镀锌不均都会影响蒸发冷的性能和寿命。

 

结论:

 

    在我国水资源匮乏,尤其近年来电力资源日趋紧张的局势下,加强对具有节水、节能、结构紧凑和占地面积小等优点的蒸发式换热器的研究已刻不容缓。对占我国面积一半以上的西北地区,空气干燥,夏季昼夜温差大,冬季多为干冷气候,常年平均相对湿度在80%以下,正是应用蒸发式换热器的好地方。研究表明,在新疆及其它干燥地区大力推广蒸发式换热器的应用是具有广阔前景的。但是蒸发式换热器作为制冷、冶金和化工等行业新型的热交换设备之一,虽然具有节水、节能、结构紧凑等优点,但依然存在一定的局限性和缺点。其理论和应用研究仍有很大的发展余地,随着新技术的出现,新产品的开发和应用方式的改进,都为蒸发式换热器的发展提出新课题。

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蒸发式换热器应用研究

作者:TENO 发布于:2012-11-1 16:25 Thursday

    蒸发冷凝技术的应用带来了巨大的经济效益和社会效益,其广泛用于航空发动机、燃气涡轮机、空气压缩机等机械装置中。目前,由于工业生产及人们生活的需要,该技术越来越受到人们的关注与重视。而市场经济的发展,为蒸发式冷凝器的应用提供了有利条件。由于蒸发式冷凝器是蒸发式换热器中的主要换热设备种类,所以本文着重介绍蒸发式冷凝器在国内的应用状况。

    目前,国内蒸发式冷凝器的生产,除了上海、大连两大合资企业外,还出现了一批中小生产企业,其中无锡特诺等部分企业,在吸收国内外先进技术的基础上,对生产、技术都做了一些发展。由于蒸发式冷凝器具有良好的节水、节能特性,所以蒸发式冷凝器市场的竞争十分激烈,在降低成本的同时提高蒸发式冷凝器的性能成为企业当前迫切需要解决的问题。

    邱嘉昌等通过对美国58家和加拿大4家冷库使用的冷凝器进行调查表明,蒸发冷凝器已经在国外广泛应用。

    水资源紧缺、能源危机和节水环保等因素促进了有关蒸发式冷凝器的应用研究。蒸发式冷凝器在海水淡化装置中具有良好的使用性能。把蒸发冷运用在火电厂中是可行的。在矿井冻结工程的应用中,蒸发式冷凝器与立式冷凝器相比,可节水约97·7%,取得了很好的节水效果。蒸发式冷凝器具有明显的节水、节能作用。

    蒸发冷具有比普通水冷凝器投资少、能耗低、安装简单、占地少、操作方便等诸多优点。在相对干燥的地区使用蒸发式冷凝器,系统的能耗相对节省了16%,制冷性能相对提高了55%。研究表明,采用蒸发式冷凝器可使房间空调器的能效比(EER)提高50%~70%,蒸发冷凝式空调在空调市场具有很好的发展前景。在蒸发式冷凝器的应用领域方面,啤酒、食品、饮料、制药、石油化工等行业也越来越多的采用蒸发式冷凝器。实践应用表明蒸发式冷凝器相对于其它形式冷凝器具有明显优势,在内陆地区应优先选用节水、节电尤为显著的蒸发式冷凝器。另外,实践应用证明,在选用蒸发式冷凝器时,除了要重视其结构型式、应用特点外,还应对选型计算、管路系统设计和循环水的水质处理等进行认真研究。

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蒸发式换热器国内理论研究进展

作者:TENO 发布于:2012-10-17 16:34 Wednesday

    20世纪80年代,同济大学陈沛霖教授在美国加州劳伦斯伯克利研究所从事蒸发冷却技术的国际合作研究,并将这一技术引入我国。近年来,一些企业和科研单位对蒸发冷凝冷却技术进行了理论和试验研究,并取得了一定的成果。1986年,通过实验研究分析冷凝温度、空气进口湿球温度、风量和喷淋水量对氨蒸发式冷凝器单位面积热负荷的影响,同时验证在不同工况下氨蒸发式冷凝器冷凝能力变换曲线的可靠性,为设计蒸发式冷凝器提供参考。

 

    1990年,把蒸发式冷凝器中的冷凝温度与水膜平均温度之差转换为焓差,并用算术平均焓差代替对数平均焓差导出了不含水膜温度的单位面积热负荷的简化计算公式,与常用的比较繁琐的试凑法或图解法相比,这种方法对于工程设计计算相当方便。

 

    1999年,介绍了一种简单实用的带预冷器的蒸发式冷凝器的设计方法,此法可用于常规蒸发式冷凝器的设计计算。

 

    2003年,介绍了蒸发式冷凝器的工作原理、传热计算、设计参数选择和结构设计中存在的问题,建议在缺水地区使用蒸发式冷凝器最为经济。

 

    2004年,对几种间接蒸发冷却器的热工计算数学模型进行了简要介绍和对比,并对其中两种计算方法进行了实验验证,结果表明周孝清、陈沛霖提出的方法更适用于工程实践。

 

    2005年,建立了蒸发式冷凝器和蒸发式冷却器的数学模型。对换热器管外水膜的温度分布和焓值沿换热器高度方向变化进行了研究,并根据传热学理论得到了模型的解析解,为设计蒸发式换热器提供了依据。采用分布参数法对蒸发式冷凝器建立了数学模型,模型对蒸发式冷凝器的结构设计和性能的优化提供了帮助。

 

    2006-2007年,分析了喷淋蒸发翅管式冷凝器的传热过程,建立其传热传质数学模型和设计计算方法。用温降计算法进行蒸发式冷凝器的选型计算,指出设置洗涤式油分离器对于氨制冷系统的有利作用,同时结合工程实例对蒸发式冷凝器的管路进行了设计,并对其结构提出了改进意见。建立了蒸发式冷凝器实验平台,测试了不同喷淋密度及迎面风速对管外水膜与空气传热与阻力性能的影响,得到了管外水膜与空气传热系数计算式。

 

    FLUENT软件对圆管、扭曲管和交变曲面波纹管3种管束中空气的速度场、压力场及温度场进行了模拟,在适当简化模型的基础上,采用可实现k-E模型,强化壁面处理方法和速度-压力耦合的SIMPLE算法,获得了有代表性的来流流场及其对传热与流阻性能的影响量。研究表明扭曲管和管外亲水处理都能获得较好的水膜分布,而且还可以达到减小水膜热阻和提高蒸发式冷凝器传热性能的目的。研究结果对蒸发式冷凝器的设计和实际应用具有一定的指导意义。

 

    可见,蒸发式冷凝技术在国内的研究开始得较晚,理论研究主要体现在实验分析方面,通过实验得出的关联式和国外的相比也不尽相同。而模拟计算所采用的数学模型主要以国外的理论为依据,通过实验和模拟计算的结果比对,其相对误差较大。由于蒸发式换热器内部的传热传质机理非常复杂,通过国内外的理论研究表明,要精确的描述蒸发式换热器的传热传质过程,仍有很长的路要走。

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关于蒸发式换热器——国外理论研究进展

作者:TENO 发布于:2012-10-16 15:52 Tuesday

国外的蒸发冷凝技术发展比较早,所取得的理论和研究成果也比较高。蒸发式冷凝设备基本传热传质理论是在1925年由merkel所提出并发展起来的,为以后的理论研究奠定了基础。

²  对蒸发式冷凝器与凉水塔混合系统的实验表明此系统能显著降低冷凝温度,并节约换热面积。

²  对竖直管蒸发式冷却器做了传热传质试验研究,结果表明控制热阻发生在空气与水的交界面,并建立了适用于光滑竖直管蒸发式冷凝器性能计算的经验关联式。

²  对蒸发式换热器(凉水塔、流体冷却器、冷凝器)做了性能模拟,对几种蒸发式冷却器芯体的设计方案做了模拟计算探讨,发现添加的塑料材料(Munter)可以显著地增强光滑管冷却器的传热性能,而不需要使用成本很高的翅片管以增加传热面积。

²  给出了蒸发式冷凝器一种新传热传质数学模型,该模型准确的描述了传热传质过程;

²  研究了在负的大气压下蒸汽混合物对DCXs型换热器的性能影响,通过试验测试研究了DCXs型换热器中入口处不凝性气体的影响,给出了数学计算模型,并指出该模型可为冷凝器设计提供依据。

²  对两步式蒸发冷却器的性能做了实验研究,分析比对了直接蒸发式冷却器和间接蒸发式冷却器的性能,结果表明带有凉水塔的两步式蒸发冷却器比没有凉水塔的系统具有更高的换热效率,也优于一步式、直接接触式蒸发冷却器。

²  讨论了蒸发式流体冷却器的传热传质过程,建立了逆流蒸发式流体冷却器的数学模型。研究了管束的分列排布对光管式流体冷却器的热性能影响。

²  对蒸发式冷凝器(采用两组翅片管+填料的结构型式)的性能进行实验研究,同时和风冷式冷凝器进行比较实验证明,椭圆管的综合性能优于圆管,具有很好的换热和传质特性。

²  在气体流动段采用欧拉方法分析,在水滴下落阶段应用拉格朗日方法分析研究。试验研究表明,液滴尺寸的影响是最主要的因素,当喷淋水量一定时,液滴尺寸越小,换热效率越高,冷却水入口温度和空气湿球温度相差越大换热效率越高。

²  分析结果表明,对蒸发式冷却器,影响其换热效率的主要因素是流体流动速率;而对蒸发式冷凝器,影响其换热效率的主要因素是空气入口处的湿球温度和冷凝温度。依据热力学第一、二定律对逆流式冷却塔和蒸发式换热器进行了热力学性能分析,利用热力学火用平衡分析影响系统不可逆损失的因素。研究表明,换热器的入口湿球温度的增加总会提高热力学第二定律的效率。应用热力学方法丰富蒸发冷凝冷却技术的研究手段,但是仍难以准确的表达传热传质的过程。

蒸发式冷凝冷却技术在国外的研究从上个世纪至今从未间断过,并且在理论研究方面也取得了较大的成果,但大多局限于管内无相变的蒸发式冷却器的研究和蒸发式冷凝器的理论及性能模拟。随着节水和节能的需求,蒸发式换热器在系统中应用的深入研究将成为势在必行的重要研究课题。

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蒸发式换热器的重要意义

作者:TENO 发布于:2012-10-16 3:59 Tuesday

由于人口膨胀和经济发展,水资源短缺的现象正在世界许多地方相继出现,尤其是城市缺水状况,越来越加剧。我国的水力资源可开发量虽达3·79亿千瓦,但人均不到0·3千瓦。《中国节水技术政策大纲》中指出:“大力发展和推广工业用水重复利用技术,提高水的重复利用率是工业节水的首要途径,发展高效冷却节水技术是工业节约用水的重点。”冷凝冷却设备是工业耗能耗水大户,制冷冷却耗能量占工业用能的13%~15%,耗水占工业用水的70%~80%,而间接冷却用水又占冷却用水的70%~80%。也正是在这样的情况下,蒸发式冷凝技术应运而生,成为水循环重复利用的重要技术之一。蒸发式冷凝技术在航空、电力、机械、纺织等工业领域中起着重要作用。同时,冷却塔、喷淋塔、蒸发式冷凝器等就是冷却水重复利用的关键设备,蒸发式冷凝器的节能、节水效果不仅在理论上是明显的,在实际应用中也得到很好的证明。所以,研究和发展蒸发式冷凝冷却设备,极具现实意义。

我们将在后续日志中简述部分摘抄自一些文献的,关于蒸发式换热器的一些国内外信息,包括研究进展、应用状况、以及一些存在的问题。

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英国政府呼吁行业重视空调设备细菌危害

作者:TENO 发布于:2012-8-25 2:58 Saturday

英国政府对行业指出,应做更多的工作以保护工作人员和公众免受军团菌等细菌对健康的威胁。
 

  经过10年对军团菌等致病细菌的研究,英国公众健康和安全委员会(HSE)公布了一个安全通知,以对军团菌进行监控。HSE的研究表明,军团菌在冷却塔和蒸发式冷凝器等空调设备中普遍存在。90%军团菌的产生是由于没有充分认识到军团菌的潜在危害或没有采取有效的控制措施。该通知还强调,对水质进行有效地、持续地控制是非常必要的,同时,责任到人也是非常重要的,这将是正确的管理措施。
 

  HSE的军团菌研究专家Paul  McDermott说:“我们的研究认为行业根据该指南建立有效的预防和控制措施是非常重要的。通过该安全通知的发布,我们再次强调对水系统的维护应更全面。我们有责任对危害公众健康的潜在危险进行全面监控。同时,这也是法规要求的。一旦违反,就意味着需要承担法律责任,包括法院起诉。”HSE以及地方授权机构将不断采取行动以更好地控制军团菌的威胁。

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