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水冷和蒸發冷兩種冷卻方式比較

來源:江蘇康士捷機械設備有限公司   2024年03月02日 10:00  

蒸發式冷凝器: 蒸發式冷凝器原理是利用部分水的蒸發帶 走氣體制冷劑冷凝過程放出的熱量。它的 外殼為一個薄鋼板的長方形箱體,內有冷 凝盤管組、淋水裝置、擋水柵、底部設集 水盤,箱體外部設有循環水泵,箱體頂部 或側面裝有離心風機或軸流風機。此外, 水盤內還設有浮球閥,當水不斷地蒸發損 耗,水盤水位過低時,浮球閥就自動打開補充冷卻水。 冷凍系統循環: 壓縮機排氣 蒸發冷冷凝器 節流 蒸發器

圖 1 蒸發式冷凝

壓縮機吸氣

外界環境

水冷式冷凝器: 循環冷卻水經冷卻塔冷卻以后由水泵送入冷凝器中將高溫制冷劑進 行冷卻,然后回到冷卻塔中進行冷卻。 冷凍系統循環: 壓縮機排氣 水冷冷凝器 節流 蒸發器 壓縮機吸氣

水冷式冷卻塔

2 外界環境 蒸發冷與外界環境屬于一次換熱,水冷冷凝器與外界環境屬于二次換 熱,因此蒸發冷可以獲得更小的換熱溫差。

二、優缺點分析

優點:

1. 蒸發冷與水冷式冷凝器相比不存在二次換熱,所以設計冷凝溫度 能低 3~5 度,在設計工況下,效率相差 3-5%。 蒸發冷的節能效果與當地的氣候濕潤情況有關,空氣濕度較大時, 水氣化的動力不強,冷卻效果有限;只有在氣候干燥的地方節能  2.節省了循環水系統,占地方面比較節省。

3. 節省了循環水泵的功耗;

總體而言,蒸發冷顯著的優點就是節能。 缺點:

1. 設備初投資大 同等品質的蒸發冷和水冷(包括冷卻塔+水泵+冷凝器)價格相比, 蒸發冷的價格是水冷的 2.5 倍左右,蒸發冷一體機將設備全部置 于室外,機組的防護等級要提高(特別是對于電氣儀表方面),整 機的造價及維護成本都要提高。

2. 蒸發冷安裝費用高 蒸發冷內部有大量的換熱管,重量很重,蒸發冷吊裝和就位費用

3 顯著提高。

3. 冷凍機組中間管道安裝費用高 由于蒸發冷安裝在樓頂,壓縮機排氣管線非常長并且里面都是高 溫高壓制冷劑,因此安裝施工的要求非常高,所有焊縫必須探傷。

4. 機組調試成本高 通常機組在現場都需做壓力測試和真空測試,蒸發冷機組,制冷 劑管路較為復雜,檢漏和修補工作量會大大增加。

5. 機房的土建成本 蒸發冷除了本體重,正常運行時里面還充注了大量的循環水。兩 者一疊加對建筑的影響非常大,機房設計時必須考慮這部分影響, 加大土建成本投入。

6. 系統安全性不高,機組運行穩定性低 蒸發冷系統制冷劑泄露的可能性非常高。 蒸發冷是一次換熱,任何環境的波動都會影響壓縮機的排氣壓力, 從而導致壓縮機頻繁做出調整動作。水冷系統中間有水的緩沖可 以過濾一部分波動,從而使機組運行比較平穩

7. 對制冷劑挑剔 制冷劑由于物性不一樣在流動時的管道壓損相差很大,蒸發冷節 能的核心是降低了冷凝溫度使壓縮機排氣壓力降低,從而節能。 蒸發冷系統的排氣管線較長,如果排氣管線的壓降過大,壓縮機 會提高排氣壓力來克服管道阻力,這樣一來會使節能效果大 打折扣。

4 我們通??吹竭x用蒸冷的系統會選用氨作為制冷劑,正是因為 氨的流動阻力非常小。氟制冷劑的流動性都較差因此用蒸發冷的 節能效果會大打折扣。

8. 對不凝氣體非常敏感 制冷系統不可避免的滲入不凝氣體(特別是負壓系統),不凝氣體 最終都會在高壓側聚集,對蒸發冷而言會在換熱盤管中聚集,這 樣會大大占用換熱面積,引起排氣壓力上升增加功耗。情況 也會出現氣堵,使得蒸發冷無法工作。因此,必須配置排空 系統。

9. 除垢 機組運行都會結垢,如果不清除會使換熱效率大大降低,從而使 增加機組功耗。水冷冷凝器會在換熱管內側結垢,一般 1~2 年需 進行清洗(打開端蓋即可清洗)。但蒸發冷水垢是在管外并且蒸發 冷換熱管是蛇形盤管疊加在一起,這就意味很難清洗且無法判斷 內部情況。 對于蒸發冷的清洗,目前基本只有化學藥水清洗一種方法,但操 作難度和要求非常高,濃度配比不對或不均勻都會腐蝕換熱管, 并且清洗效果非常一般。經常聽到客戶抱怨,新機組前兩年很節 能,后來越來越差,就是這個原因。

10. 腐蝕性 蒸發冷水盤中的水蒸發后雜質會留在水盤,長時間濃縮會使水盤中 的水變成較強酸性或堿性從而腐蝕水盤和外殼,并且這樣的水噴淋

5 在換熱管上會加快腐蝕換熱管。 11. 可維修性 水冷換熱器穿管后,通過簡單的堵管就可重新正常使用。蒸發冷 的換熱管是由非常長的直管折彎而成,一旦泄露整個蒸發冷的盤 管都需更換。

蒸發冷使用注意點

1.由于換熱管裸露在室外,冬季寒冷地區必須增加電加熱系統防 止水盤結冰;

2.選擇全盤管的換熱方式;有些蒸發冷廠家為降低成本會采用換 熱盤管+PVC 填料的方式,實際是將一部分的換熱盤管用 PVC 填料 代替了,蒸發冷變成了 0.5 個蒸發冷+0.5 個水冷的組合方式,節 能效果差了很多,另外 PVC 填料需要每年定期更換,既麻煩又費 錢。

3.蒸發冷的換熱全部是通過水的氣化,水的消耗量比較大,因此 擋水板是非常重要的。好的品牌的飄水率基本與閉式冷卻塔差不 多。

4.考慮到方方面面,蒸發冷一定要選用好的品牌,才有意義。

三、總結

蒸發式冷凝器用一次換熱代替了水冷的二次換熱,節能顯著。但 任何技術的應用都有其適用性和局限性。市場是檢驗工具,蒸 發冷的要低于 10%,主流都是水冷方式。 干燥地區,選用氨做為制冷劑、選擇好的品牌,蒸發冷節能顯著, 額外增加的初投資的回收期一般都會在 5 年內(年運行時間 8000 小 時計),是性價比非常好的選擇。

但在氣候濕潤地區,氟制冷劑,初投資的周期在 5~10 年左右, 考慮到維護和維修成本,投資回收期可能會在 10 年以上。

對于常溫機組,蒸發冷沒有優勢,建議采用水冷。

 

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