超蒸发冷却系统（精选4篇）
超蒸发冷却系统 篇1
摘要：本文介绍蒸发冷却空调的基本原理, 从对蒸发冷却技术的安全、健康、节能方面论述蒸发冷却新风空调集成系统的优点, 以及在蒸发冷却空调中的技术难点提出的可行性分析
关键词：蒸发冷却,新风空调,集成系统
1 蒸发冷却技术原理
1.1 直接蒸发冷却
直接蒸发冷却 (简称DEC) 是指空气与大面积的水接触, 由于水的蒸发, 空气和水的温度都降低, 而空气的含湿量有所增加, 空气的显热转化为潜热, 这是一个绝热加湿过程。它要以在冷却塔、喷水室或其他绝热加湿设备内实现, 其装置原理因式如图1所示, 对应的蒸发冷却过程在I-d图上可表示为图2。由图可知, 状态1的室外空气在接触式换热器内与水进行热湿交换后, 温度下降, 含湿量增加, 沿绝热线变化到状态2, 而水温由tw2下降到tw1。
1.2 间接蒸发冷却
间接蒸发冷却 (简称IEC) 是指把直接蒸发冷却过程中降低了温度的空气和水通过非接触式换热器冷却待处理的空气, 那么就可以得到降低了温度, 但含湿量不增加的送风空气, 此过程为一等湿冷却过程。若把直接蒸发冷却中用的空气称二次空气, 待处理的空气称一次空气, 则可画出利用间接蒸发冷却技术得到低温的送风空气的装置原理因式, 如图3所示。
间接蒸发冷却过程在i-d图上可表示为图4, 如果一次空气和二次空气都是室外空气, 则它们的初状态w在图中表示在同一位置上, 当二次空气流经直接蒸发冷却装置HUM时, 空气状态从w变为1, 一次空气在空气-空气换热器HX:内与状态1的空气只进行显热交换, 状态从w变为2, 另一侧的空气从状态1变为状态E, 然后被排出。从HX1装置内出来的一次空气在水-空气换热器HX2内被从HUM装置内流出的冷却了的水 (水温tw1) 再到HUM装置, 在那里借直接蒸发冷却过程降温, 然后再返回HX2装置, 如此不断循环。所以在间接蒸发冷却过程中, 一次空气只可能等湿冷却, 即从tw降到to, 对应房间参数n, 状态o的空气就已经具备降温降湿的作用了。
2. 蒸发型空调的优点
蒸发型空调与传统的压缩机型空调相比, 具有以下优点[5], 这也是促使我们不断深入研究蒸发型空调技术的主要原因所在。
初投资的成本低;约为传统机械制冷的1/2, 机械制冷系统的造价为400元/m2左右, 而蒸发型制冷系统为250元/m2左右, 三年即可收回初投资。
耗电量仅为传统空调的八分之一, 运行能耗约为传统机械制冷的1/5;蒸发型空调设备中除了所需风机和水泵动力外, 无需输入能量, 因此性能系数COP值很高 (约为机械制冷的2.5～5倍) , 通常机械制冷系统的装机功率为50W/m2左右, 而蒸发型空调系统为10 W/m2左右, 节电80%左右。
不断输入100%新鲜、健康的冷空气, 可使有害的空气如:带有病毒、烟味、异味的空气排室外, 保持室内干净;出于蒸发型空调设备采用全新风, 且具有空气过滤器和加湿功能, 对空气进行净化和加湿处理, 大大改善其室内空气品质。
保护生态环境, 减少地球环境的污染;由于蒸发型空调设备以水而不是有环保公害的氟里昂为制冷剂, 对大气无污染。
维修简便、费用便宜;在安装运行操作、维护保养方面, 传统压缩式空调机组一般需要冷水机组、冷却塔、冷却水泵、末端装置等设备, 系统复杂, 安装、运行、维护都比较麻烦, 需要专业人员操作, 而且耗资大, 而蒸发型空调系统安装快捷, 运行操作管理方便, 无须专业维护人员。
3 蒸发型空调技术的特点及其技术难点
技术特点
蒸发型空调的基本功能就是对空气进行热湿处理, 使空气达到送风的要求, 满足空气调节空间的温度、湿度、风速和洁净度等要求;其核心问题就是空气和水的热质交换问题。从热力学分析的角度看, 无论是在直接蒸发冷却还是间接蒸发冷却的过程中, 它是一个流动、传热、传质同时发生, 并且多个传热过程相互耦合、相互交叉影响的复杂不可逆热力过程。又由于蒸发冷却过程中的热量、质量传递推动势相对较小, 因此蒸发型空调技术属于低品位能源利用技术。同时, 直接蒸发型空调可以直接利用自然环境空气中的干湿球温度差取得冷量, 是蒸发型空调技术从自然环境中获得冷量的主要手段, 基本上不消耗或消耗极少一次能源且对环境无破坏作用。
技术难点
蒸发型空调系统中的热和质的交换问题, 是传热界的一个主要研究方向。近年来国内外仍有许多学者正对此问题进行更深入的理论和实验研究, 但从系统整体出发, 综合考虑各个部件的热质交换特性的还没有;另一方面由于该问题自身的复杂性, 水和空气间热质交换过程表现出高度的时变和非线性特性, 使得无论在物理模型的建立, 还是在数学模型的求解上都非常困难, 而且数学模型的建立都是基于一定的假设和理想条件之上的。
结论
蒸发冷却新风空调集成系统是在除湿技术发展的前提下从新受到关注的, 在前人研究的基础上, 采用蒸发冷却新风空调集成系统可适应任何气候环境条件下的要求, 把节能、健康的思路用于空调系统就出现了蒸发冷却新风空调集成系统。
蒸发冷却技术还有不足之处, 需要与材料技术, 填料技术, 除湿剂再生问题结合使之成为应用广泛的空调系统。
参考文献
[1]张登春陈炔新蒸发冷却技术在我国干燥地区的应用研究
[2]孙洲阳基于智能方法的蒸发型空调系统性能实验与优选研究
[3]黄翔蒸发冷却新风空调集成系统
超蒸发冷却系统 篇2
关键词：空调系统,蒸发冷却,自动控制
在中国的一些地区, 蒸发冷却技术已经得以普遍应用, 且不仅能够降低能源消耗, 而且还能够有效地结局环境电能供应不足的问题。在空调系统中应用蒸发冷却技术, 可以使空调根据环境需要对空气质量进行处理。但是, 由于室外环境会不断变化, 因此对空调系统的设计采取自动控制技术, 以确保空调能够有效运行, 且达到节能效果。
1 蒸发冷却空调系统自动控制现状
目前, 无论是理论研究还是实践应用, 关于蒸发冷却技术的研究都有了大量的工作基础。但是, 这些研究多是从空调系统对环境温度的调节作用出发, 所涉及的蒸发冷却技术和自动控制技术的调整和完善非常少。对空调系统的控制设计, 蒸发冷却技术和自动控制技术都是非常重要的支持技术。只有合理控制, 才能够确保空调在环境温度调节和环境湿度调节上发挥作用, 且获得良好的节能效果。空调系统发挥有效的自动控制作用, 可以促使空调系统运行可靠, 且对控制具有可预测性, 以调节空调控制, 达到理想的空气调节效果。
从目前的蒸发冷却空调系统自动控制运行情况来看, 以整体性控制为主, 不会根据每一个房间的室内环境进行分别控制。面对空调系统所存在的无法分别控制的问题, 需要在空调器中安装变频器, 以获得分别控制的效果。
从现在的空调设计情况来看, 无论是商业用的中央空调, 还是安装于屋顶的空调风管机, 都存在无法分别控制的问题。蒸发冷却空调系统采用全空气系统设计方法, 并已经在中国的西北地区有所应用。从空调的设计上来看, 通过在空调器中安装变频器调节送风机, 控制空调运转过程中的转速, 从而调节剂空调器的送风量。采用这种设计方式, 使得蒸发冷却空调系统可以通过简单的控制方式获得自控调节的作用, 不仅操控简单, 而且投入成本也相对较低。但是, 采用这种设计方式的空调依然以整体控制为主, 并不会根据房间环境需要对室内问题进行调节[1]。如果从室内温度的角度而言, 房间负荷较小而采取负荷最大的送风量, 将会造成能源浪费。基于此, 还需要一个能够根据不同房间的温度进行温度调节的空调器, 同时要求操控简单, 成本低, 以获得良好的节约能源效果。
2 蒸发冷却空调系统的自动控制
蒸发冷却空调系统对送风机的控制采用两种方法, 即定静压变温度法 (CPT) 和变静压变温度法 (VPT) 。
CPT可以确保变风量末端的装置持续工作。当装置处于正常工作状态时, 风管内的静压要超过变风量末端装置所能够承受的最低工作压力。对于风机运转速度的测量, 要使用定静压传感器, 以使变风量末端所承受的最低工作压处于恒定状态。VPT是当变风量末端所安装的风阀处于中间状态时, 需要调节系统的静压, 以使风机的运转速度降低。如果风阀已经完全开放, 且通过风量传感器对风量进行测量所获得的结果, 与温度控制器对风量的设定值相吻合, 就意味着系统静压符合要求。
现行对空调系统风道末端的控制, 会根据需要采用电动风阀、电动执行器和风机动力型变风量装置调控风量。电动风阀为双位开关。当温度控制器对室内的温度进行测量时, 如果存在温差, 就打开开关, 否则就关掉开关。电动执行器对空调器的风量进行调节, 可以根据室内温度对送风量随时调节。风机动力型变风量装置对风量进行控制时, 加装了风机系统。在末端装置内所安装的风速传感器可以准确测量风速, 并根据室内环境温度的变化, 对温度控制器的参数以重新设定。如果已经测量的室内温度结果与控制器的设定值存在偏差, 则风阀的开放程度将会进行自控调节。
从节能的角度而言, 温度控制器所测量的位置距离风口越近, 节能效果就越不明显。如果温度控制器所测量的位置距离风口较远, 虽然可以获得良好的能源节约效果, 但是不利于风压的调节。为了避免压力不稳定的情况出现, 要注意风机控制的时间, 以做好初调工作。
3 结语
综上所述, 随着人们低碳环境保护意识的增强, 空调技术不仅需要满足使用需求, 还要降低能源消耗。因此, 要调整和完善蒸发冷却空调系统的自动控制技术, 以确保其运行稳定、可靠, 且能够根据室内环境发挥自动调节的功能。
参考文献
超蒸发冷却系统 篇3
1设计背景
能源紧缺和环境污染制约着我国经济发展, 威胁着国家安全及人民身体健康。我国社会总能耗的10%由空调系统能耗占据, 空调系统的节能减排已成为今后相当长时间的战略需求。蒸发冷却空调适用于我国西北及华北等干热地区, 在中湿度地区可以替代常规机械制冷, 发挥巨大的节能优势。采用一种改进的间接蒸发冷却技术, 用自然界的干空气来冷却降温, 在不使用压缩机和制冷剂的情况下, 能够冷却气体和液体至空气的湿球温度以下, 并逼近其露点温度, 从而在不增加送风空气含湿量的前提下提高制冷效率约20%~30%。
在工业控制领域, 不论是国内还是国外, 传统的大型复杂接触式继电器控制系统已经由可编程逻辑控制器 (Programmable Logic Controller, PLC) , 分布式控制系统 (Distributed Control System, DSC) 等取代。然而由于继电器具有控制流程简单、工作模式固定、用电设备数量较少、价格低廉等特点, 因此在小型或单体设备中, 继电器控制系统仍然是不可取代的[1]。
2系统需求设计
笔者设计的露点空气冷却器, 工作流程见图1。
如果使用最小的PLC进行控制, 则该PLC需要2个DI输入端、2个DO输出端、2个继电器或接触器 (用于控制电磁阀和水泵) 。如果使用继电器进行控制, 则只需要4个继电器就可以解决问题。比较两者的价格和安装尺寸, 使用继电器控制系统具有较大优势[2]。
在设计选型中, 由于集水盒高度较小 (底面到上边沿高度小于15 cm) , 盒内可使用的液位计和液位开关选型受到较大局限。根据设备高低尺寸和安装尺寸要求, 笔者独立设计研发了一款电极液位开关, 电极探头直径为1 cm, 在集水盒体上开孔密封安装。
用电设备在空载情况下交流电机更省电, 在满载情况下则直流电机更省电。为了解决蒸发冷却空调机组生产过程中存在的能耗问题, 结合过程能量管理与能效控制, 所有用电设备使用直流电源, 在满足蒸发冷却空调机组工作流程的前提下, 尽量精简用电设备数量, 保证能耗最低。
3控制系统设计
笔者在蒸发冷却空调中使用继电器控制系统, 可实现取水、自动喷淋、过程循环等流程全自动运行, 极大地提高了生产效率, 降低了运行故障。蒸发冷却空调继电器控制系统配置和原理, 分别见图2和图3。
3.1供水喷淋
开始水箱内没水。液位开关KM1和KM2都不闭合;继电器K1/K2不得电, K1/K2继电器常闭点闭合, 控制继电器K4得电, 继电器K4控制电磁阀启动。换热器内开始由电磁阀控制的清水进行注水, 并最终落入水集盒内。水位上升超过低液位开关KM2。继电器K2得电[3]。由于K4互锁了K2, K4继续得电。电磁阀还在启动中。
3.2循环水喷淋
液位上升到高液位开关KM1上时, 液位开关KM1和KM2都导通, 继电器K1和K2都得电。此时K1常闭点断开, K4断电, 电磁阀断电关闭;继电器K3得电, 循环水泵开始运行, 高位开关KM1控制的继电器K1由于被K3自身短路而不起作用, 只有低液位开关KM2控制的继电器K2能控制水泵。水泵启动, 直到液位下降到低于低液位开关KM2时, 断开K2, 水泵断电。K2的常闭点闭合。
3.3蒸发失水循环
液位下降到低于低液位开关KM2时, 断开K2, 此时继电器K1/K2不得电, K1/K2继电器常闭点闭合, 控制继电器K4得电, 继电器K4控制电磁阀启动, 重新开始供水循环。
4结束语
继电器控制系统在露点空气冷却器中投入运行以来, 性能可靠, 运行稳定。整个水循环平稳, 液位控制精度达到要求。整个继电器控制系统功耗在2~3 W, 用电量小。具有稳定可靠、成本低、通用性强、结构简单的优点, 对于不同的要求, 只需改变几个接线位置即可达到目的, 因而具有较高的推广应用前景和使用价值。
参考文献
[1]李发海, 陈汤铭, 郑逢时, 等.电机学 (上、下册) [M].北京:科学出版社, 1982.
[2]李发海, 王岩.电机与拖动基础[M].北京:清华大学出版社, 1993.
超蒸发冷却系统 篇4
近年来针对蒸发冷却器用于直接空冷机组汽动给水泵排汽冷却及辅机循环水系统的研究和论证逐渐增多。本文介绍了蒸发冷却器的工作原理, 并以某工程方案为实例, 探讨了蒸发冷却器用于间接空冷机组辅机循环水系统的可行性, 为蒸发冷却器在国内空冷电厂的应用推广提供参考。
1 工作原理简述
1.1 蒸发冷却器的工作原理
蒸发冷却器工作原理是冷却介质通过蒸发冷却器把热量传给塔内管束外壁的水膜, 水膜迅速蒸发带走热量, 蒸发后的湿空气由上方的风机抽走, 并由下面再进来新的冷空气进行冷却, 以此循环。
1.2 机械通风湿冷塔的工作原理
机械通风湿冷塔属于开式冷却塔, 被冷却的水与空气直接接触, 温度较高的冷却水井喷嘴喷洒到填料上, 形成雾状水滴, 利用同时进行的接触换热和蒸发散热与周围空气进行热、质交换, 将热水的热量释放到空气中, 进而带出塔外, 达到冷却目的。
2 工程实例辅机循环水系统方案设计比较
2.1 工程概况
某工程为2×350MW间接空冷机组, 主机采用表凝式间接空冷系统。厂址地处欧亚大陆深处, 天山南麓中段, 塔里木盆地北缘, 远离海洋, 属于暖温带干旱气候。
2.2 系统配置
2.2.1 方案A (带蒸发冷却器的闭式循环冷却系统)
本方案辅机冷却水系统由厂区辅机冷却水系统、主厂房内辅机循环水系统组成。厂区辅机冷却水系统采用带蒸发冷却器的闭式循环系统, 辅机冷却后的高温水通过管道输送至蒸发冷却器进行冷却, 冷却后的水经过辅机循环水泵升压后, 通过管道输送至主厂房内冷却水系统。
本方案中主厂房内辅机循环水系统采用大闭式系统, 与厂区辅机循环水管道和蒸发冷却器组成一个整体的闭式系统, 管道内冷却介质为除盐水。
本方案主要配置如下:
辅机循环水泵3台 (2运1备) , 蒸发冷却器喷淋水泵3台 (2运1备) , 蒸发冷却器6格, 闭式循环水泵4台 (2运2备) , 闭式膨胀水箱2台。
2.2.2 方案B (带机械通风湿冷塔的开式循环冷却系统)
本方案辅机冷却水系统由厂区辅机冷却水系统、主厂房内辅机循环水系统组成。厂区辅机冷却水系统采用带机械通风湿冷塔的再循环供水系统, 辅机冷却后的高温水通过管道输送至机械通风湿冷塔进行冷却, 冷却后的水经过辅机循环水泵升压后, 通过管道输送至主厂房内辅机冷却水系统。
本方案主厂房内辅机冷却水系统采用开式水与闭式水相结合的方式, 闭式水通过闭式水换热器由开式水冷却。
本方案主要配置如下:
辅机循环水泵3台 (2运1备) , 机械通风湿冷塔3格, 平板滤网1块, 平板钢闸门1块, 主厂房内闭式循环水泵4台 (2运2备) , 闭式循环冷却水热交换器4台 (2运2备) , 闭式膨胀水箱2台, 开式水电动滤水器2台。
2.3 技术经济综合比较
2.3.1 技术比较
针对两种方案的特点, 从以下几个方面进行了技术比较。
(1) 厂区占地方面, 方案A占地约为250m2, 方案B占地约为550m2, 方案A优于方案B, 有利于电厂总平面布置和优化占地指标。
(2) 设备安装及布置方面, 方案A增加了喷淋水泵, 须增大辅机循环水泵房的体积;方案A采用大闭式循环系统, 无需设置开式水热交换器, 节省了主厂房内的空间。
(3) 在运行方式方面, 方案A配置风机数量较多, 可根据机组运行工况调整风机的数量、关闭喷淋系统或适当减少运行蒸发冷却器的台数, 达到辅机循环水的控制水温、节能运行的效果;冬季可将辅机循环水系统切换至主机间接空冷系统进行冷却, 既可进一步降低运行费用, 又能增加了主机间接空冷塔内的热负荷, 有利于间接空冷系统防冻;由于方案A存在冬季和夏季运行方式的切换, 运行操作相对复杂;方案B风机数量相对较少, 防冻灵活性较差但运行操作相对简单。
(4) 水质稳定性方面, 方案A采用大闭式循环系统, 换热管内是除盐水, 不与空气接触, 水质稳定。方案B冷却过程中, 辅机循环水与空气直接接触, 蒸发损失和风吹损失使水质变差, 须进行排污和药剂阻垢, 运行水质相对较差。
(5) 运行业绩方面, 方案A国内电厂运行业绩较少, 但钢铁行业运行业绩较为广泛;方案B国内电厂运行业绩多, 运行经验充足。
(6) 供货商方面, 方案A相对方案B技术起步时间较晚;近几年, 国内也出现一批生产企业, 已经具备了一定的生产和供货经验。
2.3.2 综合经济比较
方案A和B初投资费用分别约827.8万元和413.5万元, 按照电价0.20元/k W.h和水价2.83元/吨考虑, 方案A和B年运行费用分别约117.5万元和58.7万元, 年总费用方面, 方案A和B分别为391.9万元和407.6万元。
结语
在技术方面, 蒸发冷却器和机械通风湿冷塔两种设备都有运行的实例, 在技术上都是可行的。蒸发冷却器有一定的优势。在经济方面, 综合到年总费用, 采用蒸发冷却器方案比采用机械通风湿冷塔方案低约15.7万元, 具有较好的经济效益。
摘要：文章介绍了蒸发冷却器的原理, 并以某电厂2×350MW间接空冷机组设计为例, 对蒸发冷却器和机械通风湿冷塔进行了技术经济比较。结果表明, 蒸发式冷却器与机械通风湿冷塔相比, 具有节水、运行费用低等诸多有点, 特别适合于间接空冷机组。
关键词：间接空冷,机械通风冷却塔,蒸发冷却器
参考文献
[1]魏高升, 刘育松, 曹涛, 杜小泽, 杨勇平.1000MW直接空冷机组汽泵冷凝采用蒸发式冷凝器的探讨[J].汽轮机技术, 2009, 51 (03) :214-216.
[2]李荣玲, 张天仓.蒸发冷却器在空冷机组辅机系统的应用[J].山西电力, 2009 (152) :76-79.