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冷水机制冷系统主要运行参数的节能控制调节

日期:2015年4月23日 11:39

  在工业冷水机实际运行中,我们认识到不仅应该把制冷系统调整到合理的运行范围,满足制冷工艺的要求,维持其安全正常运行,而且还应该并可以进一步将制冷系统调整到最佳运行状态,实现高效节能的运行目的,提高制冷设备运行的节能水平。

  一、蒸发温度和蒸发压力

  在工业冷水机的设计中,提高蒸发温度将使制冷系统的压缩比降低、功耗减少,这对节能是十分有利的。但是蒸发温度取决于被冷却对象,调整蒸发温度必须以不影响被冷却对象的制冷工艺要求为前提。

  从节能的角度来讲,适当地提高蒸发温度是经济合理的,计算表明当用-25℃的出液温度代替-30℃出液温度时,由于蒸发温度升高,将节约电能达9.8%。因此,对于对温度要求不高的情况,可以适当地提高出液温度,用于提高制效率并达到节能的效果。

  二、冷凝温度和冷凝压力

  冷凝温度过高,将引起压缩机排气压力过高,排气温度升高,这对压缩机的安全运行十分不利,容易造成事故;同时使制冷装置效率降低,能耗增加。从节能角度,在工业冷水机设计时应适当选取较低的冷凝温度,即配置较大的冷凝换热面积,达到实际节能运行的目的。

  从操作调节的角度,应控制冷水机组在尽可能低的冷凝温度下运行,以提高制冷效率,降低运行费用。冷凝温度决定于冷却介质的温度、流量、流速、冷凝面积、压缩机的排气量以及空气湿度、油污、水垢等影响冷凝器传热效率的各种因素。要使冷凝温度尽量低,主要从两方面入手:一是保持换热面积的清洁,消除影响热交换的因素,即及时除垢清洗;另一方面,就是控制冷却介质的流量、流速,保证冷却介质均匀地流过换热面积;还要特别注意冷却水在冷凝器中分配的均匀性。在系统设备部分负荷下运行时,应特别注意同时对应控制调节冷凝系统的水泵或风机负荷,避免无效的换热功耗。因为制冷设备的总能耗包括了压缩机的能耗和换热器水泵和风机的能耗。

  三、液体过冷度和吸气过热度

  液态制冷剂节流后进入两相湿蒸汽区,此时制冷剂的干度越小,其在蒸发器中气化时的吸热量即制冷量越大,循环的制冷系数亦越高。在一定的冷凝温度、蒸发温度下,采用使节流前制冷剂液体过冷的方法可达到减小节流后制冷剂干度的目的,提高制冷循环的制冷量。

  通常情况下,假定冷凝器出水温度比冷凝温度低3~5K,冷却水在冷凝器中的温升为3~8K,因而冷却水的进口温度比冷凝温度低5~13K,这就足以使制冷剂出口温度达到一定的过冷度。在卧式壳管冷凝器中,如果冷凝后的液体不立即从冷凝器的底部排出,而是积存在冷凝器内部,这部分液体将继续把热量传给管内的冷却水和周围介质,排出时便可获得一定过冷度。

  过冷度的获得产生并不产生压缩机耗功的增加,这就意味着过冷度必定导致设备系统制冷系数的增加,提高制冷设备运行的经济性。研究计算表明,在冷凝温度40℃,蒸发温度5℃工况条件下,5K的过冷度,会使R22制冷设备制冷量增加4.27%,输入功率无变化,COP值提高4.27%。同时,一定的过冷度还有效防止了液态制冷剂在从冷凝器到节流阀间的管道中发生部分气化造成制冷量下降和膨胀阀故障。

  在低温工业冷水机设备中,吸气温度过低会使压缩机产生严重结霜,润滑条件恶化。在湿冲程下,压缩机运行的容积效率大幅降低,指示效率、机械效率及电效率均会有所减低,从而使压缩机的COP值会有更大幅度的下降。更为甚者,湿冲程极易产生液击对压缩机产生致命的机械损伤。适当合理的吸气过热度,可以保证制冷设备更为安全可靠、高效节能地经济运行。

  除此之外,充分利用昼夜温差引起的夜间热负荷降低,冷凝温度降低及夜间低谷电网,尽可能使制冷设备在夜间运行;在制冷环境中优化设计均匀的气流组织;采用多级分段制冷工艺使工业冷水机在各个时段中采用不同的运行参数,降低传热温差,利用连续变温调节时制冷系数大的原理,以不增加投资实现实际制冷冻结过程的节能也都具有较为明显的经济效益。

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