新标准下冷水机组与冷却塔选型及匹配方法探讨
冷却塔是利用空气和水的直接或间接接触来冷却水的装置。水与空气的直接接触称为湿(或开式)冷却塔,水与空气的间接接触称为干(或闭)冷却塔。本文主要讨论了常用的湿式冷却塔。
为了使冷水机组与冷却塔匹配运行,有两种方法:一是根据冷水机组的冷却水进出口温度标准选择冷却塔,二是根据冷却塔的进出口温度标准选择冷水机组。
注:(1)选用方形横流塔,填料系数相同,各型号设计条件相同。
(2) 冷却塔模型对应的冷却水量为进出水温度37/32℃,湿球温度28℃时的处理量。
显然,增加冷却塔的型号需要很大的成本:初期投资的增加、未来维护成本的增加、安装面积的增加或安装面积的不足,使得项目无法实施。由于冷却水温度还受当地室外空气湿球温度的限制,有时即使采取“双塔”措施,也不能满足冷水机组冷却水进水温度30℃的要求。
如采用方法2,则按冷却塔进出水温度标准选用冷水机组。当冷负荷不变,冷却水流量和进出水温差不变时,冷却水出口水温(32℃)高于冷水机组的标准工况值(30℃),从而降低冷水机组的效率。制冷量达不到样品的标示值,制冷机在正常的可变条件下运行。
我们来分析一下制冷量的变化。以本工程应用广泛的蒸汽压缩制冷循环为例,如图1所示,1-2-3-4-1为饱和循环过程;实际循环为1'-2'-3'-4'-1'再生循环(为简单计算,假设蒸发器和冷凝器的过程压力相等,考虑一定的吸力过热和绝热节流)。其中1-1'过程过热,两个状态点压力相同,记为P1=P1';1'状态点温度T1'过热;1'-2'为绝热压缩过程,记为等熵压缩;2'-2-3-3'为冷凝器制冷剂等压冷却冷凝;3-3'是过冷的;3-4和3'-4'是绝热节流过程,记录为H3=H4和H3'=H4'。
实际循环的单位质量冷却能力由热功率计算,如下所示:
不同制冷剂的单位质量制冷量不同。当制冷剂为R22、R123、R134a、R407C和R410A时,冰箱的空调条件为:蒸发温度5℃,蒸汽过热温度15℃。当制冷剂为R717时,冰箱空调条件为:蒸发温度5℃,蒸汽过热温度10℃。
查饱和制冷剂的热力学性质表(或压焓图),得到冷凝温度下饱和液体的比焓H3;查饱和制冷剂的热力学性质表(或压焓图),得到蒸发温度下(如标准条件下为5℃时)的饱和蒸汽压力P1;检查过热蒸汽的热力学性质表(或压力焓图),由P1’=P1和T1’=过热蒸汽温度得到H1’。