冷卻水溫度對冷水機(jī)組制冷量的影響【高教成教】

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1、 冷卻水溫度對冷水機(jī)組制冷量的影響 從運(yùn)行費(fèi)來講，在蒸發(fā)溫度和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)一定的情況下，冷凝溫度越低，制冷系數(shù)越大，耗電量就越小。據(jù)測算，冷凝溫度每增加1℃，單位制冷量的耗功率約增加3%-4%.所以，從這一角度來講，保持冷凝溫度穩(wěn)定對提高冷水機(jī)組的制冷量是有益的。但為達(dá)到此目的，需采取以下措施:增加冷凝器的換熱面積和冷卻水的水量;或提高冷凝器的傳熱系數(shù)，但是，對于一個(gè)空調(diào)冷卻系統(tǒng)來說，增加冷凝器的面積幾乎是不可能的。增加冷卻水的水量勢必增加水在冷凝器內(nèi)的流速，這將影響制冷機(jī)的壽命，同時(shí)還增加了冷卻水泵的耗電和管材浪費(fèi)等一系列問題，而且效果也不盡理想。增大冷卻塔的型號，考慮

2、一定量的富余系數(shù)尚可，但如果盲目加大冷卻塔的型號，以追求降低冷卻水溫也是得不償失的，而且，冷卻水溫度還受當(dāng)?shù)貧庀髤?shù)的限制。提高冷凝器冷卻水側(cè)的放熱系數(shù)，是實(shí)際和有效的，而提高放熱系的有效途徑是減小水側(cè)的污垢熱阻，對冷卻水補(bǔ)水進(jìn)行有效的處理. 2 冷卻水的補(bǔ)水問題 　　 冷卻塔水量損失，包括三部分 :蒸發(fā)損失，風(fēng)吹損失和排污損失，即: Qm=Qe+ Qw+Qb 式中 :Qm為冷卻塔水量損失；Qe為燕發(fā)水量損失；Qw為風(fēng)吹量損失；Qb為排污水量損失。 (1) 蒸發(fā)損失 Qe= (0.001+0.00002θ) Δt Q (1) 式中 :Qe為蒸發(fā)損失量； Δt為冷卻塔進(jìn)

3、出水溫度差；Q為循環(huán)水量；θ為空氣的干球溫度。 (2) 風(fēng)吹損失水量 對于有除水器的機(jī)械通風(fēng)冷卻塔，風(fēng)吹損失量為 Qw=(0.2%～0.3%)Q (2) (3) 排污和滲漏損失 該損失是比較機(jī)動(dòng)的一項(xiàng)，它與循環(huán)冷卻水質(zhì)要求、處理方法、補(bǔ)充水的水質(zhì)及循環(huán)水的 濃縮倍數(shù)有關(guān) .濃縮倍數(shù)的計(jì)算公式: N =Cr/Cm 式中 :N為濃縮倍數(shù)；Cr為循環(huán)冷卻水的含鹽量；Cm為補(bǔ)充水的含鹽量. 根據(jù)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的含鹽量平衡，補(bǔ)充水帶進(jìn)系統(tǒng)的含鹽最應(yīng)等于排污，風(fēng)吹和滲偏水中所帶走的含鹽量 . QmCm= (Qw+Qb)Cr N =Cr/Cm=Qm/(Qw+Qb)=( Q

4、e+ Qw+Qb)/( Qw+Qb) (3) Qm= QeN/(N 一1) 　　濃縮倍數(shù)為補(bǔ)充水含鹽量和經(jīng)濃縮后冷卻水中的含鹽量之比，《建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊》推薦 N值，一般情況下最高不超過5～6。N值過大，排污和滲漏損失大，必然造成水浪費(fèi)，N值過小，補(bǔ)水量小，冷卻水濃度大，會(huì)造成系統(tǒng)的污垢和腐蝕。 　　由式(1)可以計(jì)算出蒸發(fā)水量，再由(2)風(fēng)吹損失水量，最后由式(3)計(jì)算出排污和滲漏損失水量。 3 冷卻水的水質(zhì) 　　 目前，由于空調(diào)冷卻系統(tǒng)大多數(shù)為敞開式循環(huán)系統(tǒng)，它效果好，造價(jià)低，在工程中得到廣泛應(yīng)用，但是經(jīng)蒸發(fā)冷卻后濃縮，水中的 C,Mg,Cl,Si等離子，溶解固體，懸浮物

5、相應(yīng)增加，由于空氣中和水福化接觸，溶氧量增加，CO大量散失，游離的CO含量降低，碳酸鈣濃度降低，制冷1_t大幅度下降.如不加強(qiáng)管理，空氣中污染物如灰塵、雜物進(jìn)人系統(tǒng)，會(huì)繁殖徽生物綠澡及粘泥，此時(shí)污垢和粘泥可引起垢下腐蝕，而腐蝕產(chǎn)品又形成污垢，最后造成設(shè)備及管道演蝕穿孔而被停機(jī)，冷卻水的水指標(biāo)。目前尚無確切的資料和標(biāo)準(zhǔn)，空調(diào)冷卻水對水質(zhì)的要求幅度較寬，主要應(yīng)從冷卻水對設(shè)備腐蝕，積垢堵塞及設(shè)備清洗難易等情況考慮，其參考指標(biāo)見下表 　　針對以上分析，冷卻水在冷卻塔內(nèi)蒸發(fā)散熱的過程中水質(zhì)不斷發(fā)生變化，引起積垢、腐蝕和堵塞，目前，空調(diào)冷卻補(bǔ)水多采用自來水，對于大型的空調(diào)冷卻水系統(tǒng)，僅靠補(bǔ)充少量優(yōu)質(zhì)

6、自來水是不起作用的，冷卻水必須進(jìn)行處理。 4 循環(huán)冷卻水處理 　　由于空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的結(jié)垢、腐蝕和藻類滋生不是在短期內(nèi)形成的，也不會(huì)在短期內(nèi)對系統(tǒng)有破壞性的影響，所以，往往得不到運(yùn)行管理人員足夠的重視。另外 .由于空調(diào)冷卻水系統(tǒng)比較簡單，設(shè)計(jì)人員對其重視不夠，并且，冷卻水的處理是給排水專業(yè)和暖通專業(yè)均相關(guān)的專業(yè)，而冷卻水系統(tǒng)多是由暖通專業(yè)人員搞，所以，難免造成先天設(shè)計(jì)不盡合理 .在設(shè)計(jì)過程中針對空調(diào)冷卻水系統(tǒng)易結(jié)垢腐蝕和菌藻滋生的特點(diǎn)，其處理方法也與冷凍水系統(tǒng)有所不同。冷卻水的處理方法可分為化學(xué)法和物理法。 (1) 化學(xué)法。目前，大型冷卻水系統(tǒng)多采用化學(xué)方法，為此必須在冷

7、卻水中加入阻垢劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑及其配套的清洗劑等，從而形成了冷卻水的全套水處理技術(shù)?？晒┰O(shè)計(jì)大型空調(diào)冷卻水處理的參考?；瘜W(xué)處理方法的原理如圖1。由于阻垢可保證傳熱效果(節(jié)能)，級蝕劑、殺菌滅藻劑可減少設(shè)備腐蝕，延長設(shè)備壽命均屬正效益，所以被世人所關(guān)注，國外各大水處理公司都把此技術(shù)作為第一重點(diǎn)來抓，據(jù)報(bào)道1987年工業(yè)水處理劑(冷卻水部分)銷譽(yù)值為5.86億美元，年初1992年銷售值為7.65億美元，年增長率為6寫。近幾年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對水處理劑的研究和開發(fā)也有了長足的發(fā)展. (2) 加藥處理法:該方法較早應(yīng)用于熱水鍋爐和船泊水處理，近幾年來，該方法也被用于冷卻水系

8、統(tǒng)，常用的藥劑多為固態(tài)晶體硅酸鹽被膜緩蝕劑。實(shí)踐證明，有以下幾點(diǎn)需要注意:不同的被膜劑要求有不同的溶解溫度，對于把加藥灌設(shè)在循環(huán)水系統(tǒng)上的，水溫往往能達(dá)到溶解溫度，而對于把加藥灌設(shè)在補(bǔ)水系統(tǒng)上的，應(yīng)特別注意防止水溫過低，如果水溫過低，被膜緩蝕劑的溶解不好，就會(huì)影響緩蝕的作用。 (3) 物理方法:是近幾年開始普遍廣泛使用的一種方法，該方法運(yùn)行費(fèi)用低、使用方便、易于控制、無污染是一種比較理想的水處理方法，實(shí)際上國外早在60年代便把注意力由化學(xué)方法轉(zhuǎn)移到物理方的開發(fā)上來。目前，應(yīng)用的物理方法有磁力法、電解法、超聲法、靜電法等。 　　電解法能抑制水垢的附著，但是除垢不徹底，且具有電解孔蝕的

9、危險(xiǎn) ;早期應(yīng)用的磁力法穩(wěn)定性比較差，長時(shí)間使用不能控制積垢，必須定期清掃積聚在控制器中的氧化鐵;而靜電法則克服了上述諸方法的缺點(diǎn)，并且，除了防垢和溶垢外，還有顯著的殺菌滅藻的效能。但是靜電法和電子水處理法緩蝕作用較專用的化學(xué)緩蝕略低，在一般空調(diào)冷卻水系統(tǒng)內(nèi)可不考慮采用其它緩蝕方法。而在一些對緩蝕要求較高的系統(tǒng)最好同時(shí)適量添加一些緩蝕劑，可獲得更好效果。 5 冷卻水系統(tǒng)的管道布置 　　冷卻水系統(tǒng)的管道布置雖然比較簡單，但如果考慮不周，也會(huì)出現(xiàn)一些問題。由于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是開式系統(tǒng)，如果冷卻塔集水盤容積小或冷卻塔距水泵距離太遠(yuǎn)及并聯(lián)運(yùn)行的冷卻塔出水管阻力平衡嚴(yán)重失調(diào)，就會(huì)使空氣混

10、入水中，進(jìn)入水泵并壓入管道中，引起嚴(yán)重的水錘致使水泵出水管及其管件損壞。所以，冷卻水系統(tǒng)應(yīng)注意下列幾個(gè)問題 : (1) 冷卻塔并聯(lián)使用時(shí)管道阻力平衡，冷卻塔與泵的距離不能太遠(yuǎn)；泵應(yīng)布置在冷水機(jī)組的前邊(即將冷卻水壓入冷水機(jī)組中);并且，泵應(yīng)作成自灌式;避免泵的吸水管上下翻彎。另外，冷卻泵、冷水機(jī)組、冷卻塔宜做成一一對應(yīng)，以便于調(diào)節(jié)和流量平衡，如果不能實(shí)現(xiàn)上述控制時(shí)，應(yīng)采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，冷卻塔的進(jìn)出口處均應(yīng)設(shè)電磁閥，且應(yīng)同步開、關(guān)?；蛟诿颗_冷卻塔的進(jìn)、出水管上設(shè)置平衡閥以保證每臺冷卻塔的進(jìn)水量滿足其額定流量.為提高吸水管的集水量，設(shè)計(jì)吸水管時(shí)可適當(dāng)加大吸水管的管徑。 (2) 選擇冷卻

11、塔時(shí)首先應(yīng)注意產(chǎn)品樣本給出的性能參數(shù)與該產(chǎn)品實(shí)際性能的差距。其中包括產(chǎn)品樣本的不實(shí)及工程建設(shè)地點(diǎn)的氣象條件與產(chǎn)品標(biāo)定性能的測試條件不同等因素。要按照工程地點(diǎn)的氣象條件進(jìn)行校核。并應(yīng)根據(jù)該產(chǎn)品的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)采取相應(yīng)的調(diào)整措施。有時(shí)不得不采用較大的裕量系數(shù)。 (3) 冷卻塔一般安裝在高層建筑的裙房屋面。因距離主樓較近，所以尚應(yīng)考慮冷卻塔的吸風(fēng)距離、防火、噪聲、漂霧等問題。關(guān)于冷卻塔的吸風(fēng)距離國家規(guī)范作了詳細(xì)的規(guī)定。 (4) 選擇冷卻水泵時(shí)要根據(jù)冷卻水系統(tǒng)的循環(huán)阻力，輸水高差及自由水頭決定，不宜富裕過多。水泵的流量應(yīng)按校核后的冷水溫差決定。多臺泵并聯(lián)工作時(shí)要按并聯(lián)曲線進(jìn)行計(jì)算和校核。不能

12、盲目地按臺數(shù)進(jìn)行水量疊加。 (5) 關(guān)于冷卻水系統(tǒng)的集水池，以往在設(shè)計(jì)冷卻水設(shè)備時(shí)，其集水池的容積大多按冷卻水量的10%設(shè)置(見空調(diào)制冷手冊)。這一要求在選用集水型冷卻塔時(shí)已不適用.集水型冷卻塔帶有自身的集水箱，其容量較小，但實(shí)際證明亦能滿足冷卻水泵工作的需要。目前的空調(diào)冷卻水系統(tǒng)，白于受建筑條件的限制，多數(shù)無法設(shè)置大型、符合10%冷卻水覺要求的集水他。所以，依靠冷卻塔本身的集水箱并做好水位保持及補(bǔ)水即可。有關(guān)資料推薦，集水箱的容積一般為冷卻水量的2%一3%，建筑條件許可增設(shè)水池，其容量也不宜過大，不需要按冷卻水量的1O%設(shè)置。只要能容納冷卻水系統(tǒng)的水量,能夠保證冷卻水泵正常起動(dòng)和工作即

13、可。 一般冷水機(jī)組對冷卻水溫度的要求是進(jìn)水溫度為32。C, 出水溫度是37。C。在這額定工況下，冷水機(jī)組能在額定的正常負(fù)荷下保證冷媒水的出水溫度在額定工況下保持7。C。冷水機(jī)組電機(jī)同樣在額定正常工作電流下運(yùn)行工作。但是冷水機(jī)組在同樣的制冷量不變的情況下，如果冷卻水溫度偏離所要求的水溫，例如冷卻水溫上升1。C，冷水機(jī)組電機(jī)負(fù)荷上升1.6%，機(jī)組制冷效率降低，cop降低4％。 　　我們都知道:從運(yùn)行費(fèi)來講，在蒸發(fā)溫度和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)一定的情況下，冷凝溫度越低，制冷系數(shù)越大，耗電量就越小。據(jù)測算，冷凝溫度每增加1℃，單位制冷量的耗功率約增加3%-4%.所以，從這一角度來講，保持冷凝溫度穩(wěn)

14、定對提高冷水機(jī)組的制冷量是有益的。 　　但為達(dá)到此目的，需采取以下措施:增加冷凝器的換熱面積和冷卻水的水量;或提高冷凝器的傳熱系數(shù)，但是，對于一個(gè)空調(diào)冷卻系統(tǒng)來說，增加冷凝器的面積幾乎是不可能的。增加冷卻水的水量勢必增加水在冷凝器內(nèi)的流速，這將影響制冷機(jī)的壽命，同時(shí)還增加了冷卻水泵的耗電和管材浪費(fèi)等一系列問題，而且效果也不盡理想。增大冷卻塔的型號，考慮一定量的富余系數(shù)尚可，但如果盲目加大冷卻塔的型號，以追求降低冷卻水溫也是得不償失的，而且，冷卻水溫度還受當(dāng)?shù)貧庀髤?shù)的限制。提高冷凝器冷卻水側(cè)的放熱系數(shù)，是實(shí)際和有效的，而提高放熱系的有效途徑是減小水側(cè)的污垢熱阻，對冷卻水補(bǔ)水進(jìn)行有效的處理. 4 試題和教育