Поверхностное увлажнение в системах охлаждения

Для повышения эффективности холодильных машин, необходимо повышать температуру кипения и понижать температуру конденсации хладагента. Повышение температуры конденсации увеличивает нагрузку на компрессор, поэтому снижение температуры конденсации на 1°С повышает холодильный коэффициент на 3%, т.е. уменьшает потребляемую мощность машины.

Для повышения эффективности чиллера температуру конденсации необходимо понижать, но при этом, для увеличения производительности необходимо увеличивать разность температур конденсации и охлаждающей среды. Для снижения температуры конденсации необходимо понизить температуру воздуха, служащего охлаждающей средой для конденсатора или сухой градирни (драйкулера).

Одним из способов понижения температуры охлаждающего воздуха является разбрызгивание (распыление) воды у поверхности теплообменника конденсатора или сухой градирни (рис.1).

Рис.1

В основу работы данных холодильных систем положен физический принцип понижения температуры воздуха при адиабатическом увлажнении. При адиабатическом увлажнении температура воздуха может быть понижена примерно на 10°С (см. рис.2)., а это, в свою очередь, позволяет увеличить энергоэффективность холодильной машины примерно на 30%.

Рис.2

Принцип поверхностного охлаждения (адиабатического увлажнения) выносного конденсатора / драйкулера показан на Рис.3.

Рис.3

Вода из системы водоснабжения, с помощью насоса высокого давления подается через форсунки и распыляется вблизи поверхности теплообменника конденсатора/драйкулера. Форсунки располагаются на стороне забора воздуха. Мелкодисперсная водяная «пыль» испаряется, поглощая тепло воздушного потока, входящего в теплообменник. Эффективность увлажнения зависит от диаметра капель, т.е. степени распыления. Диаметр капель должен быть в диапазоне 0,06~0,08 мм.

Капли воды не должны выноситься за пределы теплообменника с одной стороны, с другой, они должны испариться прежде, чем достигнут поверхности пластин теплообменника. Вода не должна оседать на поверхности пластин, т.к. это снижает эффективность теплообмена. Поэтому скорость воздуха на теплообменнике должна быть в диапазоне 2~2,3 м/с.

Для того чтобы на поверхности пластин теплообменника не было известковых отложений, необходимо регулировать жесткость воды. Рекомендуемые параметры жесткости воды в диапазоне 8–12°Ж (°Ж — градус жесткости, единица измерения жесткости воды, введенная в России с 2005 года и соответствующая концентрации щелочно-земельного элемента, численно равной 1/2 его моля, выраженной в мг/дм 3; 1°Ж = 1 мг-экв/л). Другими словами, максимальное содержание CaCО3 составляет 80-120 частей на миллион. Для того чтобы пластины теплообменника не подвергались коррозии значение pH воды должно быть не выше 7.

Способ предварительного охлаждения воздуха путем адиабатического увлажнения реализован компанией ThermoKey в сухих градирнях (драйкулерах) и конденсаторах с форсуночным и поверхностным увлажнением теплообменников.

Компания ThermoKey предлагает 3 различных системы орошения теплообменников: AFS, WFS, EPS. Каждая система имеет свое решение по подаче воды.

Рис.4

Система увлажнения WFS (WET FIN SYSTEM) - вода распыляется в сторону поверхности пластин теплообменника в направлении движения воздушного потока (рис.5). Система WFS имеет более высокий расход воды и рассчитана на работу не более чем 1000 ч/год. Максимальная влажность воздушного потока до 100%. Система WFS обеспечивает максимальный перепад температуры воздуха до 10K и требует обязательной водоподготовки. Теплообменник имеет двойной слой гидрофобного покрытия.

Рис.5

Система увлажнения EPS (EVAPORATIVE PANEL SYSTEM) – использует специальные панели поверхностного увлажнения типа GLASDEK (рис.6). Данная система имеет низкое потребление воды и максимальный ресурс - до 8000 ч/год. Система увлажнения EPS обеспечивает влажность воздушного потока до 90%. Водоподготовка не является обязательным требованием, но рекомендуется. Специальное покрытие теплообменников отсутствует.

Рис.6

В драйкулерах с системами орошения предусмотрена система очистки теплообменников. Система очистки теплообменника драйкулера представляет собой распыление воды с внутренней стороны теплообменника при одновременном вращении вентилятора в обратном направлении (рис.7).

Рис.7

Охлаждение воздуха перед теплообменником драйкулера или конденсатора имеет ряд преимуществ. Подбор оборудования ведется с учетом более низкой температуры наружного воздуха.

Понижение расчетной температуры наружного воздуха позволяет использовать оборудование с меньшей производительностью. Например, габаритные размеры драйкулера при расчете с учетом более низкой расчетной температурой наружного воздуха будут значительно меньше, так как требуется меньшая поверхность теплообмена. Таким образом снижаются капитальные затраты на оборудование.

Оборудование может эксплуатироваться при наружной температуре, значение которой превышает допустимое значение, так как фактически на теплообменную поверхность поступает более холодный воздух.

Эксплуатационные затраты по энергопотреблению так же снижаются, поскольку коэффициент энергопотребления при понижении температуры конденсации повышается. Уменьшение температуры конденсации на 1°С приводит к повышению холодопроизводительности на 1-2% и уменьшению удельного расхода электроэнергии на 2-2,5%. Драйкулеры/конденсаторы с меньшими габаритными размерами имеют более низкий расход воздуха, что позволяет значительно снизить уровень шума.

По данной теме также рекомендуем Вам следующий материал: