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蒸發(fā)式冷凝器PVC填料改良的實踐探索

周洪劍

(上海寶豐機械制造有限公司   上海  200444

【摘要】PVC填料與盤管組合構成高效節(jié)能的蒸發(fā)式冷凝器成為當前蒸發(fā)式冷凝器發(fā)展的主流。本文通過對蒸發(fā)式冷凝器填料改良并在實際運行中進行對比測試,證明改良后的PVC填料能顯著提高蒸發(fā)式冷凝器的換熱能力。采用高效PVC填料對蒸發(fā)式冷凝器進行節(jié)能改造,具有深遠的現(xiàn)實意義。

【關鍵詞】:蒸發(fā)式冷凝器、填料、改良與節(jié)能

Exploration on the reformation of PVC filling package

of evaporative condenser

Zhou Hongjian

(Shanghai Baofeng Machine Manufacturer Company,Ltd.,Shanghai 200444,China)

AbstractIn order to get a high efficiency evaporative condenser,the research project was focused on optimization of the design of PVC fill packages and coils. In this paper, the PVC fill package was optimized and tested in practicaloperation .  It was found that the improved  PVC  fill package could increase the heat transfer efficiency greatly .Selecting high efficiency PVC fill package is a good way to save energy consumption and there is a good practice .

Keywords evaporative  condenser  ;  fill package;  optimization energy saving

0         前言

    蒸發(fā)式冷凝器因其產品獨特的結構形式且品質優(yōu)良,產品性能高、安裝操作方便,省水、節(jié)電、噪音低、 使用壽命長等眾多優(yōu)點,目前已越來越多地被石油化工、醫(yī)藥、煤礦、電力、機械、啤酒、飲料、食品的低溫加工、冷藏及建筑空調等領域所接受和使用。

1  結構簡述

將冷凝盤管組設置于一個系統(tǒng)的頂部,橫流式冷卻塔的PVC填料置于冷凝盤管下方,空氣流從兩個方向進入盤管及PVC填料側部并冷卻它們,見圖1。采用PVC填料冷卻后的水去冷卻冷凝盤管可以進一步增加系統(tǒng)的冷卻效能,此種結構設計稱為混流型蒸發(fā)式冷凝器,俗稱有填料型蒸發(fā)式冷凝器(以下簡稱蒸發(fā)式冷凝器),與傳統(tǒng)的逆流無填料冷卻結構相比,系統(tǒng)的傳

熱效應顯著增加,而占地面積則相對減少。

2  PVC填料的改良背景

      上海寶豐機械制造有限公司從2000年開始就一直致力于蒸發(fā)式冷凝器的生產、開發(fā)與研究。到2006年底,經過6年的生產及實際應用觀察,同時也參考了華南理工大學對PVC料所做的實驗分析數(shù)據,他們得出結論是加入填料層能有效地提高蒸發(fā)式冷凝器的綜合傳熱系數(shù),提高比率達16.9%。受其思路的啟發(fā),于是我們就醞釀了要改良PVC冷卻填料的念頭,并在2007年初著手開始對原PVC填料進行改良的實踐探索。以下是我們對PVC填料改良前后的敘述。

3  PVC填料結構形式及功能

蒸發(fā)式冷凝器的PVC填料是采用真空吸塑及模壓成形而成(見圖2),為片狀結構

形式(外形:1230mm×500mm×0.35mm)。其前后各設置有收水端,中間部分為S形折波狀凹凸面冷卻水流道,由左右型兩種樣式對拼而形成一個空氣冷卻流道(見圖3)。通過圖2與圖3對照可以發(fā)現(xiàn),實際上冷卻水流道是形成了以縱橫雙向連貫的一個冷卻面,再多張接拼、多層疊加而組成一個完整PVC填料冷卻體(見圖4)。新風由填料的前收水端進入冷卻流道、吸熱后出填料后收水端,在風機的吸引下熱氣排至大氣中,以此完成一個填料冷卻流程(見圖1)。

3.1   PVC填料改良前后的外形及功效的對比說明

3.1.1拆卸、清洗方便

    經過改良,現(xiàn)PVC填料增加了左右片定位點,通過定位點固定,免去了原PVC填料左右片接拼要用膠水粘貼的繁瑣事。這樣PVC填料就可以每張自由拆卸,為今后用戶在使用中的清洗及維修更換帶來了便利。

3.1.2換熱效果加強

    改良后的填料因點狀支撐腿的加密、使每張?zhí)盍系拈g距均保持在18.5mm,避免了原PVC填料在極端高溫天氣的狀況下因水溫升高帶來填料外觀的變形,而出現(xiàn)填料片距發(fā)生改變(填料形狀變形造成冷卻流道的變寬或變窄現(xiàn)象)。造成冷卻水不能很好地與填料接觸,影響填料整體的換熱效果。

3.1.3冷卻流道加長

    通過對改良前后的PVC填料外形對比,圖2可以清晰的看見改良后的PVC填料其橫S形冷卻流道明顯變長,和原PVC填料相比冷卻流道增長了7.3%。由于冷卻流道的加長,水膜就在PVC填料表面放緩了下瀉的速度。這樣就延長了冷卻水與空氣的熱交換時間,提高了填料散熱性能。

3.1.4冷卻流道凹凸面加深

    PVC填料的縱向S形填料凹凸面是5.1mm,改良增加到7.6mm(見圖3)。這樣填料的冷卻面積明顯增大。由原先單張的1.45㎡增加到改良后的1.61㎡,冷卻面積增幅達11%。填料冷卻面積的加大冷卻效能就會明顯增強。

3.1.5提高冷卻填料斷面風速

    據資料介紹橫流式PVC填料冷卻的最佳斷面風速V=2.23.0m/s時,能達到一個最佳的冷卻效果。我們原PVC填料其空氣冷卻流道為13.4mm(見圖3,此填料經過我們測試,結果實際的風速為2.1m/s。在前面的結構簡述中講到,混流型蒸發(fā)式冷凝器其有兩個空氣流道方向,即冷凝盤管上方及PVC填料側部。當我們掩蓋冷凝盤管上方的空氣流道時,那經過下面填料的冷卻空氣流勢必會加速。用這樣的方式來測試時,在風速達2.8m/s時,結果有直徑0.5mm的小水滴帶出。通過以上的驗證分析,我們就對填料斷面風速的設計選擇上有了一個上控制點,也就是風速掠過填料表面時不能超過2.8m/s的速度。經過改良的PVC填料空氣冷卻流道為10.9mm(見圖3),按理論上的計算分析通過填料的風速會達2.6m/s。但實測下來的風速為2.5m/s。觀察水膜在填料表面流淌狀況也較佳,無出現(xiàn)水珠飄逸的現(xiàn)象。提高填料斷面的冷卻風速,就會明顯提高水的冷卻效果。

3.1.6控制了填料表面的結垢率

    改良后填料的空氣冷卻流道減窄到10.9mm而其填料的斷面風速加快到2.5m/s。這樣就減少了藻類在填料表面生長的可能性及空氣中粉塵在填料表面的粘附性,減少了填料表面的結垢概率。

3.1.7填料外形狀的改良使冷卻面積得到充分的利用

    原PVC填料為長方形,現(xiàn)改良后的PVC填料為平行四邊形。通過圖4對比可以看出PVC填料為直角邊,上下層填料搭接處有明顯的臺階狀,水在風的牽引作用下會形成填料上有未被水覆蓋的區(qū)域情況,出現(xiàn)了冷卻填料的水膜冷卻死角問題,形成填料無效的冷卻面積現(xiàn)象。經過改良的冷卻填料其外形為平行四邊形,進風及出風端斜面搭接成一線,水在風的牽引下,填料表面會形成斜形的冷卻水線,這樣就十分完美地利用了填料的冷卻面積。

3.2改良前后的PVC填料在同一制冷系統(tǒng)中的運行對比及測試結果

    聯(lián)化科技股份江蘇有限公司共有四個冷凍機房,其中南機房2006年建成。采用LG20螺桿制冷壓縮機一臺,配套上海寶豐機械制造有限公司生產的SPL-1490型蒸發(fā)式冷凝器一臺(用原PVC填料)。200710月因生產規(guī)模擴大、原有的冷凍系統(tǒng)需要增添。即新增一臺LG20螺桿制冷壓縮機并再配上海寶豐機械制造有限公司生產的SPL-1490型蒸發(fā)式冷凝器一臺(用改良后的PVC填料)。其擴建后的整個制冷系統(tǒng)共同擔負一個鹽水池的降溫任務(鹽水溫度-7)。表120071122在聯(lián)化科技股份江蘇有限公司機房的測試數(shù)據對比表。

1  更換填料后的蒸發(fā)式冷凝器參數(shù)和性能對比

 

項目

SPL-1490蒸發(fā)式冷凝器

采用原PVC填料

現(xiàn)SPL-1490蒸發(fā)式冷凝器

采用改良后的PVC填料

(填料于2008年申請專利

專利號:200820153161.4

水泵流量及臺數(shù)

140m3/h×1

140m3/h×1

風機風量及臺數(shù)

87000 m3/h×2

87000 m3/h×2

填料

冷卻面積(㎡)

1160   800片)

1288㎡(比原增加11%

外形狀(mm

長方形

平行四邊形

片距(mm

18.5mm

規(guī)格尺寸及片厚(mm

1230×500×0.35mm

空氣冷卻流道(mm

13.4 mm

10.9 mm

氣候條件

干球溫度  11.5

濕球溫度  9

壓縮機運行參數(shù)

冷凝壓力  0.98MPa(表壓)

吸氣壓力  0.17MPa(表壓)

測試數(shù)據

填料進水溫度

26

26

填料出水溫度

21(水盤水溫)

20.5(水盤水溫)

日期

20071122   星期四

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 結論

    經過連續(xù)的運行測試對比,發(fā)現(xiàn)采用改良的PVC填料,循環(huán)水溫比原來降低了0.5。經換算這樣每小時多排放的熱量為:

          140m3×1000kg/ m3×4.182kJ/kg.℃×0.5=292740kJ

       通過以上數(shù)據顯示對PVC填料的改良后在同等的氣候條件及設備條件下、冷凝器多帶走292740kj/h的熱量。另外由于冷卻水溫的降低,增大了冷卻水和冷卻盤管的傳熱溫差,更強化了蒸發(fā)式冷凝器的傳熱效果。所以PVC填料的改良是成功的、有效的,其帶來的節(jié)能效應也是顯著的。

[2010/12/1] [關閉]
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