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    水冷冷水機(jī)組殼管式冷凝器膠球自動(dòng)在線清洗裝置的性能技術(shù)指標(biāo)

    2024/4/19 10:23:12 字體:  瀏覽 114

    水冷冷水機(jī)組殼管式冷凝器膠球自動(dòng)在線清洗裝置的性能技術(shù)指標(biāo)

          介紹了該裝置的應(yīng)用現(xiàn)狀及工作原理。JB/T11133—2011《水冷冷水機(jī)組管殼式冷凝器膠球自動(dòng)在線清洗裝置》提出采用冷凝器端差表征污垢熱阻,冷凝器端差增加量應(yīng)不大于0.3℃±0.1℃,并給出了部分負(fù)荷時(shí)端差增量的折算方法。

          冷水機(jī)組的冷卻水、冷水系統(tǒng)大部分都作了化學(xué)處理,目前我國尚沒有針對(duì)集中空調(diào)冷水機(jī)組循環(huán)水處理的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。GB50019—2003《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]規(guī)定“冷卻水的水質(zhì)應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50050)及有關(guān)產(chǎn)品對(duì)水質(zhì)的要求”。GB50050—2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,敞開式循環(huán)水系統(tǒng)的污垢熱阻值小于0.344m2·℃/kW。該規(guī)范比較適合大中型工業(yè)企業(yè),有業(yè)技術(shù)人員、監(jiān)測(cè)設(shè)施、儀器設(shè)備和相應(yīng)的健全的管理制度作保證。對(duì)于集中空調(diào)冷水機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng),由于量大面廣、系統(tǒng)小、分散,業(yè)人員和監(jiān)測(cè)設(shè)施、儀器設(shè)備缺乏,又沒有相應(yīng)的管理制度作保證,多數(shù)用戶采取了化學(xué)水處理技術(shù),但實(shí)際的效果并不能令人滿意,每年還需周期性機(jī)械清洗冷凝器和蒸發(fā)器,所以無法保證冷水機(jī)組的高效運(yùn)行。GB/T18430.1—2007《蒸氣壓縮循環(huán)冷水(熱泵)機(jī)組1部分:工業(yè)或商業(yè)用及類似用途的冷水(熱泵)機(jī)組》中規(guī)定水冷式冷凝器污垢系數(shù)為0.044m2·℃/kW。由于不同規(guī)范給出的污垢熱阻值的范圍相差近8倍,致使使用單位無所適從。通常冷水機(jī)組冷凝器的端差(制冷劑的冷凝溫度與冷卻水出冷凝器的溫度的差值)設(shè)計(jì)值在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)約為1.0~1.5℃,由于冷卻水側(cè)污垢熱阻增大時(shí)冷凝器端差增大,根據(jù)對(duì)北京、上海、廣州、深圳近千臺(tái)冷水機(jī)組10年來的運(yùn)行記錄粗略統(tǒng)計(jì)分析,冷水機(jī)組冷凝器端差折算為100%負(fù)荷時(shí)的平均值約為3.5℃,即由于冷卻水側(cè)污垢熱阻的影響使冷水機(jī)組運(yùn)行效率下降約8%~10%。

    1、水冷冷水機(jī)組殼管式冷凝器膠球自動(dòng)在線清洗裝置

          冷凝器膠球自動(dòng)在線清洗裝置技術(shù)早由美國人HenryF.Schmidt于1927年發(fā)明,并于1931年取得了美國利,應(yīng)用于美國費(fèi)城西屋電廠的凝汽器中,對(duì)其換熱管進(jìn)行連續(xù)清洗,后經(jīng)德國人Taprogge推廣,20世紀(jì)在火電廠凝汽器中得到應(yīng)用。

          冷凝器膠球自動(dòng)在線清洗裝置工作原理如圖1所示,通過發(fā)球機(jī)將膠球送入水冷殼管式冷凝器中,膠球依靠水壓差隨冷卻水在換熱管內(nèi)流動(dòng),通過與換熱管內(nèi)壁的摩擦來擦洗掉換熱管內(nèi)壁的污垢,在出口端通過捕球器回收膠球送至發(fā)球機(jī)形成一個(gè)清洗循環(huán),并通過電氣控制器控制清洗頻率,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)在線定期清洗功能,保證冷凝器的清潔度,降低污垢熱阻,提高傳熱系數(shù)。

    圖1冷凝器膠球自動(dòng)在線清洗裝置工作原理

          該技術(shù)21世紀(jì)初先應(yīng)用于歐洲、美國、日本、韓國以及我國臺(tái)灣的獨(dú)資工廠,隨著國外品牌產(chǎn)品在國內(nèi)的推廣,北京、上海、深圳、廣州等發(fā)達(dá)地區(qū)用戶逐漸開始接受和使用該類產(chǎn)品,目前已有近千臺(tái)應(yīng)用案例。

    2JB/T11133—2011《水冷冷水機(jī)組管殼式冷凝器膠球自動(dòng)在線清洗裝置》標(biāo)準(zhǔn)中的性能參數(shù)

          在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T581—2010《冷凝器膠球自動(dòng)在線清洗裝置循環(huán)水二次過濾裝置》中,對(duì)該設(shè)備的結(jié)構(gòu)、制造提出了相應(yīng)要求。但對(duì)用戶關(guān)心的被清洗對(duì)象凝汽器使用該裝置前后運(yùn)行參數(shù)的變化并沒有作出相應(yīng)的規(guī)定。筆者在起草JB/T11133—2011《水冷冷水機(jī)組管殼式冷凝器膠球自動(dòng)在線清洗裝置》標(biāo)準(zhǔn)時(shí)借鑒了DL/T581—2010的相關(guān)規(guī)定,同時(shí)針對(duì)冷水機(jī)組的具體特點(diǎn),明確規(guī)定了用戶關(guān)心的可在用戶使用條件下進(jìn)行監(jiān)測(cè)的使用性能技術(shù)指標(biāo)。對(duì)于新投入運(yùn)行的冷卻水機(jī)組和正在運(yùn)行的冷水機(jī)組,用化學(xué)清洗或機(jī)械式毛刷清洗冷凝器換熱管內(nèi)壁,確認(rèn)換熱管內(nèi)壁潔凈無污后,在電流百分比為100%及額定工況下運(yùn)行,冷水機(jī)組冷凝器膠球自動(dòng)在線清洗裝置正常使用時(shí),冷凝器端差的增加量不大于0.3℃±0.1℃。

          根據(jù)冷凝器冷卻水側(cè)的污垢熱阻計(jì)算公式,計(jì)算污垢熱阻需已知冷凝器的結(jié)構(gòu)參數(shù),如換熱管的管徑、壁厚、管數(shù)、管排數(shù)、長度、冷卻水的流量、冷凝器側(cè)制冷劑溫度等,但對(duì)于實(shí)際運(yùn)行的冷水機(jī)組,要已知上述結(jié)構(gòu)參數(shù)和測(cè)量冷卻水的流量非常困難,或測(cè)量成本過高而無法實(shí)施。

          水冷式冷水機(jī)組實(shí)際運(yùn)行時(shí)可直接觀察到的是制冷劑的冷凝溫度與冷卻水出口溫度之差,即冷凝器端差?紤]到冷凝器的換熱過程中,壓縮機(jī)的排氣從過熱蒸氣被冷卻到飽和溫度段,溫差較大,但換熱系數(shù)較小,將此段的換熱過程近似于冷凝換熱段,冷凝器的對(duì)數(shù)平均溫差Δtm與冷凝器端差的關(guān)系可近似為Δtm=Δtl+Δtw(1)式中Δtl為冷凝器的端差,℃;Δtw為冷卻水進(jìn)出口溫差,℃。

          因此機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí),若冷卻水進(jìn)出口溫差不變,冷凝器的對(duì)數(shù)平均溫差的變化量等于冷凝器端差的變化量。冷凝器端差計(jì)算公式為Δtl=+Rf)-Δtw(2)式中Q為冷凝器的換熱量;F為冷凝器換熱面積;Rf為冷卻水側(cè)的污垢熱阻;Kc為冷凝器清潔狀態(tài)下的傳熱系數(shù)。

          假設(shè)冷凝器的冷卻水進(jìn)出水溫差為5℃,冷卻水側(cè)換熱表面清潔時(shí)冷凝器端差為1℃,即傳熱溫差為3.5℃。圖2顯示了冷凝器清潔狀態(tài)下傳熱系數(shù)Kc不同時(shí)污垢熱阻對(duì)端差的影響,Kc越大,污垢熱阻對(duì)端差的影響越顯著。

    圖2污垢熱阻對(duì)端差的影響

          由式(2)和圖2可知冷凝器端差與污垢熱阻呈線性關(guān)系,用冷凝器端差表征污垢熱阻較方便實(shí)用。負(fù)荷率降低時(shí),冷凝器的換熱量也降低,污垢熱阻相同但端差減小,為了方便比較,將此端差值折算至滿負(fù)荷工況進(jìn)行比較。折算后的端差Δt計(jì)算公式為Δt=Δtms×100式中Δtms為實(shí)測(cè)時(shí)的冷凝器端差,℃;R為實(shí)測(cè)時(shí)的機(jī)組電流百分比,%。

    3冷水機(jī)組冷凝器膠球自動(dòng)在線清洗裝置工程實(shí)踐

          圖3為某城市綜合體使用冷凝器膠球自動(dòng)在線清洗裝置前后的端差變化。

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