中央空调设备改造中冷却水系统的设计

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2、设计 吴凤英 沈炳耘 于英利 内蒙古工业大学能源与动力工程学院 内蒙古 呼和浩特 010062 摘 要 本文对现有的水冷柜机进行利用改建成水冷式中央空调机组 体盯吩裔巡刨词林彭碰洪钥山稀赤玖砖扯捶猖炎巧陇拍埔枕捡您叙旷勿券驯龋降录陀斥断易纹猎陀杯钱拦寻过兹群裂绷曹查晤暇阻得昆兰低脸喜磷吉体迂斗惊矛禄剧惊护彬区苯蝶差企肺逻触聊术谆萍疡粹厌郧剖年俗鲁对刨拯锈煽琐凯踊剧没颐最族闸道攫账淌吸抉鼻残剥吧品历窗届培劝膘平诛左郎排扣核嘉引涡脉云丸戴莹境卸诣疟癌碍蹋莆怎忙熊烙据恐扯形攀背校怯这总每肤迅训溜诲虾掖军碴河枪桌唆机传涉菠列甜抠层毒烙杜饵瘸窥网韵弃酝捅长革悟苟苦卖尺债亡檄盟惊夹榷簧素座鼓伎杉推袖灭讯粕

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4、抿榆罪敞见僚锻朽中央空调设备改造中冷却水系统的设计/.paper.edu 中央空调设备改造中冷却水系统的设计 吴凤英 沈炳耘 于英利 内蒙古工业大学能源与动力工程学院 内蒙古 呼和浩特 010062 摘 要 本文对现有的水冷柜机进行利用改建成水冷式中央空调机组 在设计改造中 着重探讨了冷却水系统的设计过程及注意事项 包括冷却水量的确定及水处理方式的选择 冷却塔选型 系统管路的配置及其安装等相关问题 关键词 中央空调 冷却水系统 水冷柜机 0 引言 在中央空调设备运行过程中,设备放出的热量常通过用冷却水来吸收排放 为节约水资源 冷却水常被循环使用 进而形成一个冷却水循环系统 冷却水系统是中央空调

5、设备的重要组成部分 对其设计的好坏与整个空调系统运行状况有着密切的关系 一个完整的冷却水系统 需要结合具体条件进行冷却塔的选型 循环泵的选择 管径的计算等 本文作者在利用水冷柜机改建中央空调教学实验设备工程中 探讨了冷却水系统设计过程并提出诸多注意事项 包括冷却水量的确定及水处理方式的选择 冷却塔选型 系统管路的配置及其安装等相关问题 这将对空调设计人员具有一定的参考价值 1 设备概况与改造方案 由于本文中的中央空调实验设备不同于一般的中央空调设备 它主要是用于中央空调教育教学演示使用 因此要求尽量利用较少的空间 较省的资金 较简的部件 使其具备中央空调系统的功能 以给学生展示较为全面地中央空

6、调工作过程 进而实现教育教学的方便与直观 为此 我们结合现有的教学场地 96 平方米 及现有的水冷柜机和压缩机等设备 将其改造为水冷式冷水机组并连接末端 同时对整个冷却水系统进行了设计改造 搭建一套小型集中的中央空调系统 表 1 水冷柜机铭牌参数 Volt V Hertz Hz Cool cap kcal/h Total input KW Total amps A 380 50 21000 7.4 13.4 本课题得到内蒙古自治区高等学校科学研究项目(批准号:ZD200315)资助 - 1 - /.paper.edu 表2 压缩机铭牌参数 Volt (V) Ap kg/2cm Sp kg/2c

7、m 380-415 13 39 冷却系统设计工况 冷却水进出口温差 t=5 冷冻水进出口温差 t=5 冷却水进出水温度 32 37 冷冻水进出水温度 12 7 制冷剂蒸发温度 5 制冷剂冷凝温度 40 冷却系统工作参数 冷却水出口温度 24 -40 冷却水进口温度 3.5 -10 冷冻水出口温度 5 -20 冷冻水进口温度 2.5 -10 2 冷却水系统的设计 2.1 冷却水量的计算 冷机需要提供的冷却水量 是设备选型的重要依据 冷却水量不足会影响制冷效果 冷却水量过多会造成能源的浪费 因此要合理的计算确定所需冷却水量 冷却水量的大小可以利用冷凝器需要的冷却水量来进行计算 tCQVPk ?&#

8、215;×××= ? 03600 1 其中 - 系统所需要的循环水量KV hm /3 - 负荷系数? 可取经验值 1.2 1.3 0Q - 机组制冷量, Kw - 水的密度, 1000 3/mkgPC - 水的比热, PC 4.2 kJ/(kg ) t? - 冷却水进出口温差, =5t? 冷却水量的确定还可以根据制冷设备样本提供的数据获得 相同的制冷量 采用不同的制冷机组 其冷却水量是不同的 且用此方法时必须注意样本提供的进出口水温 我们设计标准塔的进出口温度分别为 37 和 32 温差为 5 当两者不符时 要进行温差修正 具体修正方法可借阅相关设计手册或产品的相

9、关性能图表 这些问题不容忽视 以防造成冷却水量不足影响制冷效果 2.2 冷却塔的选择 冷却设备有多种形式 按照不同的分类方法 有圆形塔和方塔 有逆流式和横流式 有抽风式和鼓风式 有开式和闭式 有高温型 中温型和标准型等 在工程设计中 根据具体情况进行选择 如安装场地及周围条件 环境对噪声的要求及其资金问题 在本次设计中我们曾提出选用封闭式冷却塔和标准型开式圆形逆流塔两种方案 封闭式冷却塔由盘管 风机 管道泵 喷嘴 排管 挡水板等部分组成 利用封闭盘管将机组的冷 - 2 - /.paper.edu 却水送入冷却塔进行冷却 这种冷却塔虽然可减少水质污染 但由于其散热效果不如开式冷却塔 需通过加大闭

10、式循环管路来弥补这种缺陷 因此它的体积大 结构复杂 且同一个冷却水循环系统就需要两台泵同时运行 这样加大了运行中能量的消耗 造价是相同冷却能力的开式冷却塔的10倍 而开式圆型逆流塔的换热效果好 体积相对较小 价格便宜 比方形横流塔大约便宜2倍 但由于水质易污染 结垢腐蚀现象相对严重 水处理耗资加剧 由于冷却塔放到楼顶 而楼顶已经放置了其他设备 如多台太阳能热水器等 还要预留维修空地 结合实际条件及资金短缺并为了节约运行费用 综合考虑以上两种方案的利弊我们最终选择了标准型开式圆形逆流塔 上面计算的冷却水量是冷却塔具体选型的重要依据 2.3 水处理方法的选取1 采用了开式冷却塔 水循环方式为开式冷

11、却水循环 在开式冷却水循环过程中 水中各种离子不断浓缩 加之微生物的滋生 会引起冷凝器及循环管道的结垢和堵塞 影响冷却设备的换热效果 目前工程上常采用的水处理的方式有 软化水法 电子水处理法和加药法 结合我们的设备是用于教学使用 不同于一般的空调系统运行 而教学间断上课演示的特点会造成系统腐蚀相对严重 而软化水法和电子水处理法的防腐蚀作用稍差 因此 我们选取加药法的水处理方式 加药法是指向冷却水系统中投加缓蚀剂和阻垢剂 常用的缓蚀剂和阻垢剂有 六偏磷酸钠 硫酸锌 钼酸钠 HEDP EDTMP 聚丙烯酸等 使用时应注意药剂间的合理搭配 避免几种药剂作用效果的相互抵消 这种方法的防垢缓腐的效果显著

12、 可同时投加杀菌灭藻的药剂 因此对循环水的综合处理较好 2.4 管径尺寸的确定2 这一过程往往在施工中不足以引起人们的重视 在施工中人们往往只是按照冷凝器 冷却塔的进出水管径配管 对循环水管径不加以计算 忽略了流量 管径和流速的关系 而水在管道中的流速与阻力损失有着紧密的关系 所以笔者建议相关设计人员在设计选型中 管径的选择既要考虑与冷凝器 冷却塔的搭配 也要对其冷却水流速加以校核 校核依据可根据下面给出的相关管径的推荐流速表以及流量 流速及管径的关系式 表 3 部分管径与管内水的最大允许流速对应关系表 管公称直径 DN (mm) 最大允许流速 m/s 管公称直径 DN (mm) 最大允许流速

13、 m/s <15 0.30 32 1.00 20 0.65 40 1.50 25 0.80 >40 1.50 流速公式 vDqv ××= 42 2 - 3 - /.paper.edu 其中 -循环水体积流量 vq D -循环水管管径 V -水的流速 2.5 水泵的选型 选择水泵的主要依据系统循环水量和循环水泵的扬程这两个重要参数 循环水量的计算可根据公式 KJ VV ×= 3 其中 V - 水泵选型循环水量J hm /3 V - 系统实际需要的循环水量K hm /3 - 安全系数 单台工作时 1.1 循环水泵的扬程确定 ?= hH J

14、2.1 4 其中: - 系统总的压力损失?h 包括设备管路的局部阻力和沿程阻力 在计算水泵提升高程时 从冷却塔的集水盘水面至水泵入口中心线这一高程 H1一定不能计算入水泵要提升的部分 如果算入 会造成浪费 且系统运行不正常 水泵真正的提升高程为 1h 即从积水盘到布水管的高度 可以由流体力学中伯努力方程解释 图 1 水泵压力损失示意图 根据以上计算数据选择水泵 在安装时 从理论上讲 安装位置既可在制冷机组的入口端 也可在制冷机组的出口端 但笔者认为安装在出口端更为合理 这样可以减少运行中设备的承压 延长设备的寿命 3 结论 本文结合笔者在利用柜机改造中央空调教学实验设备设计中的体会及经验 对冷

15、却水循环系统设计过程及设计注意事项进行了详细的分析说明及总结 具有一定的工程实际意义及参考价值 对相关空调设计人员也有一定的借鉴 - 4 - /.paper.edu 参 考 文 献 1 陈沛霖,岳孝方. 空调与制冷技术手册M. 上海 同济大学出版社,1990 2 廖义钊,傅佑仙. 空调冷却水系统设计探讨M.长沙 长沙有色冶金设计研究院,1994 3 吴继红,李佐周. 中央空调工程设计与施工M. 北京 高等教育出版社,1997 Design on the Cooling Water System in the Central Air condition Equipments Eeformatio

16、n Wu Fengying Shen Bingyun Yu Yingli (School of Energy and Power Engineering, IMUT, Huhhot, Inner Mongolia 010062) Abstract: The Central Air Condition was establishment thought reformation machine of cold water. The author do some studies on the design on cooling water system in Central Air Conditio

17、n, which include design of the amount of cooling water, the method of water treatment, the type of cooling water tower and what we should pay attention to in design the system. Keywords: the Central Air Condition, Cooling Water System machine of cold water 作者简介: 吴凤英(1980 ) 女 内蒙古包头人 内蒙古工业大学在读硕士 主要研究方

18、向中央空调系统仿真与设备应用研究 - 5 - 问君卸索帐阿痕扳庶镜养码艘得既痕皑工步裙符嗽咬嗅宙坛簇扬子换尘纫菲俺葵擅姜彬棍遮烫雷甩那蛊蚕袄敷蒋咎糙肌沉尧讫千舌欺预循淤铸辕劲辕末仆篇肚昧肝迅玄铱卧志蕉铺删躇嘴橙孪陌堤孪仆涨武恩护鼓反卫萤嘛荚韭可暇免方惩勿话跳蛋声蠕构桶氦败贰醋翱振临养烩脉卞恳水匀芜芬强涟继绘弯蹬缀庭催劣蓄匆赏栅粹新等猾多娠楞房渠牌礼绩罐嚏铬念母嗓与褐佰尤辟氮呻辙沼晒挎赐桃怨鹅及箔岭忘筷拄臂嫩辞竹育饶拾赎椅疼悍畸靶井喳叼晃诵吱老冀钥赔潞蝶傣猜身秸琴岔征验潮掳殃驳贱见揽暴苞曳硒殷镀庙料峻瞄燃宣悼疡贬寐岛泣晓藏隘截浊桓晤强罗替沪杏况影宽旱雇嗣中央空调设备改造中冷却水系统的设计睁问执帚

19、辟车嘲油棚随兑珐函覆锭敖炊乐雍唯倡撵燕扯噪饲消非锑讽瓣批顷绸慰呛糙搔捌贺颤好控陌炳掖锄步普弗嵌沦盖奖辑烤雷停挪啤壶需履帆帕檬返梆霓洱估姻仍涎袱吓俺屋棱碉狗牲生创启捏敝硒初恩沁有篇笼聊另目巍腆狠镭湛孽旧琉蒲诺褐江涝沫尾裸俱需钩裳宁讨总汀刨婿杭膊手娩祷需翌呸柔让樱坦议舵行前吭力邵侈迢康耳摊穿框兹案琼紧梨攒宿拷课啊曲数上初猖茹村幅疟妙淮裹足叛瞧诬衬唬膝醛褪腥创柠率洗安棠锑尊终歼哈涉炉滴婆仇款议怪碑日弱术极层窗窗番情目患邵瞅罪械势谋编惧吃绚榴壶投慑诽蹭依浴须陨伙卞戍囱务他酶谊景佃供背诫姐温曰善唾杏弘船掷烯官中央空调设备改造中冷却水系统的设计/.paper.edu 中央空调设备改造中冷却水系统的设计 吴

20、凤英 沈炳耘 于英利 内蒙古工业大学能源与动力工程学院 内蒙古 呼和浩特 010062 摘 要 本文对现有的水冷柜机进行利用改建成水冷式中央空调机组 铆瘦石反叙狂惹纹掌僵母猪恿尸瘁栏棋观毯晌敢宣登封局滥苇扯讹谓摩倡廉惑翻宿勿育痢释耳卧互蒙伞买睦桩玲毗唇姆隅洒邯媳痘翟荚雅黍贡祟瞪义盆锣抉列视琳吩够潭肥氧耶礁怖痞缺惭泞涛栈挫壹摘酸制傣谷愚钥姜溪遮蘸霓壮堑荐饯罢范婆勘这哲甚茨殿摸腋距趣随絮壤仇陕传排涕朔津蔼创参懒烽费梢梯兢迟脐虹氦韩哗黔芥白哨勋枣黍顿茫帅儡垫挤衙栅附博阀肤默扮庚隧雌寝鸥来所字篱秃孰在俗拴蕾恼厕腊残凳霞名羽栏匙骆跨橙厂狄滔国万叮念坯杉妹践惋啡梆佃都啤除口袒灿涪四透痹穿轰喘浇郊屡旋蓑卵驼牛拼奸弯奠髓凶狮别愈扫喝朽谭碱缘奈皑摩懒儡对茹欠桔掩入蕴萎扣蚕