新標(biāo)準(zhǔn)下冷水機(jī)組與冷卻塔選型及匹配方法探討
冷卻塔是利用空氣和水的直接或間接接觸來冷卻水的裝置。水與空氣的直接接觸稱為濕(或開式)冷卻塔,水與空氣的間接接觸稱為干(或閉)冷卻塔。本文主要討論了常用的濕式冷卻塔。
為了使冷水機(jī)組與冷卻塔匹配運(yùn)行,有兩種方法:一是根據(jù)冷水機(jī)組的冷卻水進(jìn)出口溫度標(biāo)準(zhǔn)選擇冷卻塔,二是根據(jù)冷卻塔的進(jìn)出口溫度標(biāo)準(zhǔn)選擇冷水機(jī)組。
注:(1)選用方形橫流塔,填料系數(shù)相同,各型號(hào)設(shè)計(jì)條件相同。
(2) 冷卻塔模型對(duì)應(yīng)的冷卻水量為進(jìn)出水溫度37/32℃,濕球溫度28℃時(shí)的處理量。
顯然,增加冷卻塔的型號(hào)需要很大的成本:初期投資的增加、未來維護(hù)成本的增加、安裝面積的增加或安裝面積的不足,使得項(xiàng)目無法實(shí)施。由于冷卻水溫度還受當(dāng)?shù)厥彝饪諝鉂袂驕囟鹊南拗?,有時(shí)即使采取“雙塔”措施,也不能滿足冷水機(jī)組冷卻水進(jìn)水溫度30℃的要求。
如采用方法2,則按冷卻塔進(jìn)出水溫度標(biāo)準(zhǔn)選用冷水機(jī)組。當(dāng)冷負(fù)荷不變,冷卻水流量和進(jìn)出水溫差不變時(shí),冷卻水出口水溫(32℃)高于冷水機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)工況值(30℃),從而降低冷水機(jī)組的效率。制冷量達(dá)不到樣品的標(biāo)示值,制冷機(jī)在正常的可變條件下運(yùn)行。
我們來分析一下制冷量的變化。以本工程應(yīng)用廣泛的蒸汽壓縮制冷循環(huán)為例,如圖1所示,1-2-3-4-1為飽和循環(huán)過程;實(shí)際循環(huán)為1'-2'-3'-4'-1'再生循環(huán)(為簡單計(jì)算,假設(shè)蒸發(fā)器和冷凝器的過程壓力相等,考慮一定的吸力過熱和絕熱節(jié)流)。其中1-1'過程過熱,兩個(gè)狀態(tài)點(diǎn)壓力相同,記為P1=P1';1'狀態(tài)點(diǎn)溫度T1'過熱;1'-2'為絕熱壓縮過程,記為等熵壓縮;2'-2-3-3'為冷凝器制冷劑等壓冷卻冷凝;3-3'是過冷的;3-4和3'-4'是絕熱節(jié)流過程,記錄為H3=H4和H3'=H4'。
實(shí)際循環(huán)的單位質(zhì)量冷卻能力由熱功率計(jì)算,如下所示:
不同制冷劑的單位質(zhì)量制冷量不同。當(dāng)制冷劑為R22、R123、R134a、R407C和R410A時(shí),冰箱的空調(diào)條件為:蒸發(fā)溫度5℃,蒸汽過熱溫度15℃。當(dāng)制冷劑為R717時(shí),冰箱空調(diào)條件為:蒸發(fā)溫度5℃,蒸汽過熱溫度10℃。
查飽和制冷劑的熱力學(xué)性質(zhì)表(或壓焓圖),得到冷凝溫度下飽和液體的比焓H3;查飽和制冷劑的熱力學(xué)性質(zhì)表(或壓焓圖),得到蒸發(fā)溫度下(如標(biāo)準(zhǔn)條件下為5℃時(shí))的飽和蒸汽壓力P1;檢查過熱蒸汽的熱力學(xué)性質(zhì)表(或壓力焓圖),由P1’=P1和T1’=過熱蒸汽溫度得到H1’。