一 : 蒸发式冷凝器原理讲解

先向大家好解释几个概念：

一、显热与潜热

物体在加热或冷却过程中，温度升高或降低而不改变其原有相态所需吸收或放出的热量，称为“显热”。(www.61k.com]它能使人们有明显的冷热变化感觉，通常可用温度计测量出来。如将水从20℃升高到80℃所吸收到的热量，就叫显热。

在物体吸收或放出热量过程中，其相态发生了变化(如气体变成液体，功液体变成气体)，但温度不发生变化，这种吸收或放出的热量叫“潜热”。“潜热”不能用温度计测量出来，人体也无法感受到，但可通过实验计算出来。

如水从100℃液态变为100℃气态这时所吸收的热量就是潜热。

二、干球温度与湿球温度

干球温度是温度计在普通空气中所测出的温度，即我们一般天气预报里常说的气温。

湿球温度是指同等焓值空气状态下，空气中水蒸汽达到饱和时的空气温度，在空气焓湿图上是由空气状态点沿等焓线下降至100%相对湿度线上，对应点的干球温度。

蒸发式冷凝器最低可冷却到湿球温度以上8℃，在宝鸡地区湿球温度是24.8℃，就是说可冷凝到33℃。

干球温度对水冷器的换热效果影响不大，同样在宝鸡地区普通水冷只能冷凝到时37～40℃。

总之，冷凝的效果跟冷却水的进口温度、需冷却介质的进口温度有关，但还有热量、介质、压力等等因素有关。如果换热面积无限大，循环水量无限大 那就可以降到更低的温度，可以降到冷却水的进口温度。也就是说在宝鸡地区和普通水冷相比，同样的条件下，和普通水冷相比蒸发冷可以冷凝到32度，而水冷只能到37～40度。最经济的设备投资下 我们的冷凝温度要比水冷器低，所以说蒸发冷凝要比水冷节能。

蒸发式冷凝器工作原理

蒸发冷凝器以水和空气作为冷却剂，它主要利用部分水的蒸发带走工艺介质

蒸发式冷凝器 蒸发式冷凝器原理讲解

冷凝过程放出热量。[www.61k.com］它的外壳为一个薄钢板和长方形箱体，内有冷凝排管组、淋水装置、收水器、底部设集水盘，箱体外部设循环水泵，箱体顶部装有轴流风机。蒸发冷凝器工作时，冷却水由水泵送到冷凝排管上部的喷嘴，均匀地喷淋在冷凝器外表面，形成一层很薄的水膜，高温工艺介质从冷凝排管上部进入，被冷凝后的液体从下部流出，喷淋到冷凝排管上的水吸收了高温工艺介质的热量后，一部分蒸发变成水蒸汽，其余落在下部集水盘内，供水泵循环使用。风机强制空气以3～5m/s速度通过冷凝排管，促进水膜蒸发，强化冷凝管外放热，并使吸热后的水滴在落下过程中为空气所冷却；蒸发过程中未被气化的水滴，经上部收水器后回落到下部水箱中，以减少水的消耗；此外水箱内还设浮球阀，当水不断地蒸发消耗水箱中的水，水位过低时，浮球阀就自动打开补充冷却水。

优点：

1、节能：由于蒸发冷凝器的冷凝温度随湿球温度而变化，一般湿球温度比干球温度低6～8℃，这就意味着在同样环境下，使用蒸发冷凝器，可使冷凝系统的冷凝温度下降6—8℃和带冷却塔水冷冷凝器相比，由于它是一次性直接向环境空气排热，可使系统和压缩机节能20%以上。

2、运行费用低，寿命长：维修费用低。蒸发冷凝器全部零部件为不锈钢或镀锌钢管热浸锌，运行时间长，维修成本很低。

4、节水：水冷式冷凝器1Kg冷却水能带走4.6—6.9w的热量，而1kg水在常压下蒸发能带走676w热量，因而蒸发式冷凝器理论耗水量仅为一般水冷式冷凝器的1%，实际上由于吹散损失、排污换水等，耗水量为一般水冷式冷凝器的5%—10%，因而它特别适用于缺水地区。

二 : 184 蒸发冷凝式冷水机组的应用

蒸发冷凝式冷水机组的应用

深圳大学建筑设计研究院 郑文国

摘要 简要介绍了蒸发冷凝式冷水机组的工作原理，通过实际设计案例的数据分析，表明采用这

一新型的制冷主机可以大大提高空调系统的能效比，降低冷却水的消耗，节能效果显著。(www.61k.com］ 关键词 蒸发冷凝式冷水机组 热回收 节能 系统能效比 1 引言

空调系统的冷源设备种类繁多，对于集中空调系统来说，常用的制冷主机多为水冷离心式或螺杆式制冷主机，以及风冷螺杆式或涡旋式冷热水机组等。对于水冷主机，还要配套冷却塔、冷却水泵及冷却水管路系统等，而风冷型主机，虽然没有了冷却水系统的设备和管道，但风冷主机的造价较高、噪声大，且系统的能效比较低。而近些年研发生产的蒸发冷凝式制冷主机，摒弃了传统型制冷机组的缺点，将水冷及风冷型主机的优点进行了集成，简化了空调水系统，从而大大提高了空调系统的能效比，节能效果非常显著。

2 制冷原理

蒸发冷凝式制冷主机是将冷却水系统与制冷

主机的冷凝器集成合并设置，采用蒸发冷凝式冷凝器，取消了制冷主机外配的冷却塔、冷却水泵及冷却水管道及其附件等，将传统冷却水的外循环方式改为内循环方式，大大简化了冷却水系统，同时降低了冷却水的飘水损失，从而大大提高了空调系统的能效比，具体节能效果见后文。图1为板管蒸发冷凝式螺杆制冷主机制冷原理图。

图1板管蒸发冷凝式制冷机制冷原理图

3 案例应用

某综合楼建筑面积4万平方米，空调面积约2万平方米。地下两层，地上十一层，建筑高度44米。地下两层为停车库及设备用房，裙房一、二层用于会议、办公等，三层为娱乐用房，四～十一层为酒店客房等。 2．1室内主要设计参数（见表1） 表1 夏季室内主要设计参数

房间名称 室内温度 相对湿度 新风量 (℃) (％) (m3/h.p) 大 堂 27 ≤65 10 会议室 26 ≤65 30 多功能厅 26 ≤65 20 办 公 26 ≤65 30 餐 厅 26 ≤65 20

客 房 25 ≤65 50 冬季只送新风，不进行温湿度控制。 2．2通风换气次数 水泵房 6 h-1

变配电所 12h-1

吸烟室 10 h-1

车 库 6h-1

卫生间 10 h-1

发电机房、储油间 12 h-1

2．3人员密度指标 会议室 1.0 p/㎡ 多功能厅 2.0 p/㎡ 办 公 8.0 p/㎡ 餐 厅 1.0 p/㎡ 客 房 2 p/间 2．4主要计算冷负荷指标

会议室 260 w/㎡ 多功能厅 250 w/㎡ 办 公 170 w/㎡ 餐 厅 340 w/㎡ 客 房 130 w/㎡ 3工程特点及设计要点

3．1工程特点 就建筑的规模、造型及平面功能的设计来说，本工程并无特别的与众不同之处，

为倡导绿色环保的理念，空调系统的节能方案设计就显得尤为突出，成为本次设计需要重点解决的问题。再者，由于规划部门对本工程的总建筑面积有所限制，空调

冷凝机组 184 蒸发冷凝式冷水机组的应用

系统占用的机房面积也需尽可能的少。［www.61k.com） 3．2空调系统设计要点 本工程的空调面积不大，只有2万平方米左右，制冷量只有3100KW（880RT）,而建筑给定的空调机房的面积又较小，故设计选用了新型的“板

管蒸发冷凝式制冷主机”，省略了制冷机房及冷却

塔，同时将冷凝水进行回收用于主机的冷却。

4制冷主机选型及空调水系统 4．1空调用冷源设计情况

根据建筑各种功能用房的使用性质及空调计算冷负荷，设计选用两台687KW的冷凝热回收式板管蒸发冷凝式螺杆制冷主机及两台859KW的板管蒸发冷凝式螺杆制冷主机，回收的冷凝热用于生活

热水的加热，主机供回水温度7～12℃。制冷主机安装在裙房屋顶，而冷冻水循环水泵则安装在地下

二层的空调水泵房内。

4．2空调水系统

空调水系统采用异程式二管制一次泵定流量系统，各分支的回水干管上设平衡阀，用以调节各

分支干管的水力平衡，每个分支回路基本为同程系统，设高位膨胀水箱定压。空调水系统图见图2。

图2 空调水系统图

5节能效果及经济分析

5．1采用板管蒸发冷凝式主机的节能分析

本设计制冷主机采用的是板管蒸发冷凝式制

冷机组，但在方案及初步设计阶段并未采用此种设备，而是采用常规的水冷螺杆式制冷机组，在进行施工图设计时才改用现行的板管蒸发冷凝机组。两种方案的设备装机容量见表2及表3，表4为两种空调方案能耗的对比。

统用电量及冷却水耗量都大大降低，空调系统的能效比有显著提高。如果每年空调开机时间为8个

月，

每天按8小时运行计，则每年空调系统可节约28万度电和1.77万吨水！如电价按0.8元/度、综合水价按3.2元/吨计，则每年可节省电费22.4万元、水费5.66万元，合计约28万元！两年即可收回因采用新型制冷主机而增加的投资！这里尚没有计算因电力容量的减少而带来的电力增容费的

减少等连带费用，

还有节省了传统型水冷主机多占

冷凝机组 184 蒸发冷凝式冷水机组的应用

用的建筑面积等引起的投资。（www.61k.com） 5．2冷凝水回收利用措施

本设计将塔楼空调系统的冷凝水进行了回收，用于主机的冷却水补水。塔楼空调总冷负荷为1456KW，冷凝水产生量按0.5Kg/kW.h计，每小时约共产生728Kg的冷凝水。将此水用于主机冷却水系统的补水，单从水量来说，就可减少自来水补水量的17％，每年可节水一千四百吨。若冷凝水温度按19℃计，则可回收13.5 kW的冷量，如不计损失，则相当于减少62 kW的电力消耗，每年节电12万度，即使按一半计算，节电也有6万度，折合人民币达4.8万元！

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因空调主机安装在裙房屋顶，裙房各楼层的空调冷凝水无法靠重力自流到空调主机的冷凝器，为简化系统，故未对裙房空调系统的冷凝水进行回收，而只将塔楼的冷凝水进行了回收。即使如此，节能效益也是很显著的，由此看来，冷凝水回收再利用的节能潜力非常大，应大利提倡，但很多项目并未采用，希望有关政府职能部门能引起重视，并积极倡导。

5．3 冷凝热回收措施 两台687 kW的制冷主机带有冷凝热回收功能，回收的热量用于客房生活热水的加热。回收方式采用部分热回收，每台机组的热回收量为200 kW，可提供50℃的生活热水，两台主机每小时可提供免费生活热水11.4吨，这又节约了一笔不小的燃气消耗费用。 6设计体会

本工程虽然建筑面积不大，只有4万平方米，空调面积也只有2万平方米，建筑使用功能也并没有什么特殊性，但这并不等于说空调系统的设计只能遵循常规化、不能有所创新和突破。只要设计人员肯动脑筋，善于挖掘潜力，小工程也是能做出大文章的，并不会缺乏亮点。本设计采用了一系列的节能技术措施，节能效益显著，很好的说明了这一点。

参考文献

[1] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中

国建筑工业出版社,2008.07

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三 : 蒸发式冷凝器（蒸发冷）的清洗

蒸发式冷凝器（蒸发冷）的清洗

一、蒸发式冷凝器水系统产生的问题
冷却水在循环系统中不断循环使用，由于水的温度升高，水流速度的变化及水的蒸发，各种无机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷水池在室外受到阳光照射，风吹雨淋，灰尘杂物的进入，以及设备结构和材料等多种因素的综合作用，会产生比直流系统更为严重的沉积物的附着、设备腐蚀和微生物的大量滋生，以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等问题，它们会威胁和破坏工厂周期地安全生产，甚至造成经济损失。具体来讲，冷却循环水主要存在以下几方面的问题：
1、垢的形成。主要由两方面因素造成。一方面是经过冷却塔的曝气，水中CO2随空气从水中飘溢，使水中溶解度大的Ca(HCO3)2转化成浓度很小的CaCO3，从而析出附着在金属表面上成垢；另一方面是由于循环水蒸发浓缩，使水中Ca2+离子、Mg2+离子达到饱和状态析出成垢。
CaCO3沉积在冷凝器传热表面，形成致密的碳酸钙水垢，它的导热性能很差。不同的水垢，其导热系数不同，但一般不超过1.16W/(m2·k)，而钢材的导热系数为45 W/(m2·k)，可见水垢形成必然影响冷凝器的传热效率。
2、氧腐蚀。由于循环水为敞开系统，水中溶解氧丰富，极易产生氧腐蚀。同时，循环冷却水在浓缩过程中，水中Cl-、SO42-浓度会升高，Cl-、SO42-会使金属上保护膜的保护性能降低，加速阳极反应，使腐蚀加速，致使系统内产生大量锈瘤，严重时造成设备及管线腐蚀穿孔，提前报废。
3、微生物腐蚀。微生物的滋生也会使金属发生腐蚀。这是由于微生物排出的粘液与无机垢和泥砂杂物等形成的沉积物附着在金属表面，形成氧浓差电池，促使金属腐蚀。此外，在金属表面和沉积物之间缺乏氧，因此一些厌氧菌（主要是硫酸盐还原菌）得以繁殖，当温度为30℃左右时，繁殖更快。它分解水中的硫酸盐，产生H2S，引起碳钢腐蚀，其反应如下：
SO24+8H+8e=S2+4H2O+能量(细菌生存所需)Fe2++S2-=FeS↓
铁细菌是钢铁锈瘤产生的主要原因，它能使Fe2氧化为Fe3，释放的能量供细菌生存需要。Fe2+====== Fe2++能量（细菌生存所需）
上述各种因素对碳钢引起的腐蚀常使冷凝器管壁被腐蚀穿孔，形成渗漏，或工艺介质泄漏如冷却水中，污染水体，或冷却水渗入工艺介质中，使产品受到影响。
4、灰尘。冷却塔通过使水与空气发生强制对流从而达到降温的目的。相当于水对空气进行洗涤，从而使进入系统沉积成垢。
5、生物粘泥。由于冷却循环水温一般为30--40℃，且氧含量、温度适宜，特别适于细菌的生长繁殖，从而在冷地系统内结生大量藻类及粘泥。粘泥积附在冷凝器管壁上，除了会引起腐蚀外，还会使冷却水的流量减少，从而降低冷凝器的冷却效率；严重时，这些生物粘泥会将管子堵死，迫使停产清洗。
二、蒸发式冷凝器清洗的必要性
蒸发式冷凝器作为制冷系统的主要热交换设备。其工作原理为：压缩机排出的过热高压状态制冷剂蒸汽进入冷凝盘管；盘管内的高压高温制冷剂与盘管外的喷淋水和空气进行热交换，有气态逐渐被冷凝为液态。引风机的超强风力使喷淋水安全均匀地覆盖在盘管表面，水借风势，极大提高热交换效果。喷淋水和空气吸收热量后温度升高，部分水由液态变为气态，利用水的汽化潜热带走大量的热量。热空气中的水滴被高效脱水器截住并收集到PVC热交换层中，另一部分水吸收管内介质的热量后温度升高，下落到PVC热交换层中，被横向流过的空气冷却，温度降低，进入集水箱中，再经循环水泵进行喷淋系统中继续循环。
蒸汽式冷凝器经常遇到的重要问题是污垢沉积，污垢包括水垢、淤泥、生物黏泥和腐蚀产物。污垢特别容易沉积在传热表面上，影响传热的正常运行，使换热器效率下降，消耗和浪费能量，严重时甚至使热换器堵塞，系统阻力增大。水泵和冷凝器效率下降，生产能耗下降，生产能耗增加，产量下降。据报道1.5mmCaCo3垢将增加10%——20%的能耗，12mm的垢将增加70%左右的能耗，25mm的垢则可使设备效率下降95%，即完全失去热交换效率。因污垢的导热系数很小，所以污垢的厚度并不大时污垢热阻就很大，有资料介绍，水垢的热阻是钢铁的50——100倍。由此可见，对蒸发器的定期清洗是非常必要的。
蒸发式冷凝器由于其特定的结构形式，给清洗带来诸多不便，以致于有清洗公司望而却步。我公司经过多年来的不断的研究，总结了整套的清洗方案，改制了针对蒸发器特用的清洗设施，并在实践中取得了良好的效果。在中国清洗世界2005年10月，第21卷中发表了《蒸发式冷凝器的喷淋化学清洗》论文。
蒸发式冷凝器的清洗工艺为：水冲洗→杀菌灭藻→正、反向喷淋酸洗→水冲洗→钝化予膜→人工清理。碳酸盐除垢率达90%以上，洗净率为85%完全达到中华人民共和国化学工业部《工业设备化学清洗质量标准》。

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