水冷机组蒸发器检漏方法(蒸发器设计中原料液比热怎么确定)

本期继续讨论制冷设备中提高液泵效率是否可行。续(技术讨论:提高制冷设备中液泵的效率是否可行?(冷凝的真相)),以后分享两种获得过冷的方法。

获得过冷度的可能方法

1.为什么需要过冷?

过冷的定义:液体压力对应的饱和温度与液体实际温度之差,即 TSC=TS (p)-TL。

在冰箱中,使从冷凝器出来的液体过冷是有益的。其明显的优点是增加制冷量,提高机组能效,抵消液体管路压降,从而避免EXV阀前闪,降低蒸发器入口干度。所以冰箱中冷凝器出来的液体需要有一定的过冷度。

现在又有一个问题:什么样的过冷度合适?很大程度的过冷值得追求吗?

然而,在ORC发电机中,来自冷凝器的过冷是有害的,应尽可能避免。

2.获得过冷度的两种方法

通过仔细推敲过冷度的定义,得出液体过冷度有两种方法:冷却法和升压法。

一种常用的方法是冷却法:

也就是说,冷凝液体被冷却,使得液体的温度低于对应于液体压力的饱和温度。冷却可以利用机组本身冷却水的入口温度来实现(本文称之为冷却水法),也可以利用省煤器(省煤器法)或外部附加冷源(外部冷源法)。由于省煤器法和外冷源法都是用单个过冷器串联,所以本报告只讨论过冷区和冷凝区集成在冷凝器中的冷却水法。

我们要认识到,集成在冷凝器中的冷却水法只能达到适度的过冷度,不要期望过冷度太大,否则既不现实也不经济。作者推断用冷却水法得到的可能过冷度等于(tsat—(ti 1)),这就是所谓适度过冷的上限。对于水冷式冷凝器,可能的过冷度为7。根据笔者的经验,冷却水法一般可以达到或只需要达到自然过冷度的两倍,即水冷冷凝器为3~5。

但是还有一种不太常用的方法,叫做升压法:

也就是说,通过增加液体的压力,使得其相应压力的饱和温度高于液体温度的实际温度,冷凝的液体类似地被过冷。

R134a的压焓图可以用来说明这两种获得过冷的方法的原理。

获得过冷的增压方法的明显用途是:

为液体泵提供气蚀余量NPSH,或为缓冲罐或储罐冷却产品。

增压方法评估

1.升压法原理

增压过冷的原理很简单,就是在冷凝器出口增加一个制冷剂液体泵,增加制冷剂液体的压力。

显然,提高液体压力需要增加泵的功耗,这可能会使增压法得不偿失。7.0节展望了一种通过节流膨胀做功实现自由增压的方法,有望完全避免液泵的功率增加,值得继续设计关注。

需要提醒的是,如果液体泵采用离心泵,泵前必须有一定的吸入高度,因为泵前必须有一定的汽蚀余量(NPSH),需要在冷凝器中集成,创造出满足NPSH消耗的过冷度。

通过3.3节的分析,我们可以发现升压方式消耗的泵浦功率其实很小。

2.助推法的特点分析

本节定量比较了两种方法的液体温度和焓的特性。

表6通过模拟计算比较了升压法和冷却法得到的过冷特性。表6是基于以下假设得出的:

A.这

A.随着制冷机压比的增加,液泵所需的扬程增加,但增加幅度不大。对液体泵头的要求不高。200KPA的泵头已经可以覆盖机组较宽的运行范围,或者在机组处于较低压比时产生较大程度的过冷。

B.液体泵出口液体的焓增和温升都很小,焓增很小。预计增压方法对制冷量的衰减作用很小。

3.升压法估算泵功率。

增压泵的泵功率与流量、扬程和泵效有关。表7列出了EWRS0200装置配备不同效率的液体泵时的泵功率。

A.升压法对泵的效率不敏感,为泵的选择提供了广泛的选择余地。

b .在各种工况和泵效率下,泵功率与压缩机功率之比不应超过2.1%。可以预计升压方式对机组COP的衰减作用也很小。

4.增压方式对制冷量影响的评价

根据表6中的模拟条件,表8列出了增压方式对制冷量的影响,并与冷却方式进行了比较。

通过冷却方法获得的过冷度增加了制冷量。而增压法制冷量略有下降,说明增压法存在一些不足。

5.增压方式对单位成本的影响

而升压法取消了昂贵的过冷换热管束(约80元/KW过冷换热),可降低冷凝器成本。当然,使用液泵也需要增加液泵的购买成本。

已知EWRS0200冷凝器过冷区管束费用为2040元(不包括过冷区液态制冷剂和过冷箱费用)。表9显示了几家公司对20米扬程/立方米制冷剂液体泵的初步报价:

目前泵的采购成本可能完全吃掉过冷地区管束的成本。从纯过冷的角度来看,增压法并不比冷却法有优势。可能目前泵的报价偏高,使得增压方式暂时失去了经济优势?

6.增压方式对蒸发器液体分布器适应性的影响分析。

从单冷到高温热泵,压比不断增加,导致蒸汽入口液体的干燥度X也不断增加,如表10所示。

可以看出,增压方式的蒸发器入口干燥度大于冷却方式,会更有利于蒸发器液体分布器的均匀分布。

但是,与两种方法相比,两种方法在从单冷到高温热泵的工况变化过程中,蒸发器液体分布器的压降会增大,可能导致蒸发温度的降低,或者导致金属片分布器破裂的风险更大。其中增压方式引起的分配器压降较大,使分配器对宽工况的适应性稍差。

表10还提醒蒸发器液体分布器的设计者:无论采用何种过冷度获取方法,都需要检查液体分布器对工况变化的适应性,特别是在蒸发器出口温度高和/或压力比大的条件下。

7.增压法对全年制冷的气候适应性评价。

全年制冷经常存在于数据中心、电网换流站或工业应用中,其特点是要求制冷机组全年提供制冷量,尤其是冬季,以消除设备发热。

全年冬季制冷时,由于冷凝器的冷凝效果好,系统压差相对较小,可能会造成冷凝器到蒸发器的液体流动受阻(所有压缩机型号),液冷电机液冷(离心式压缩机和带液冷电机的螺杆式压缩机),压缩机供油功率不足(螺杆式压缩机)。

增压方式提供了额外的压力,在适应气候方面明显优于冷却方式

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