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离心式热泵机组节能方法
作者:管理员    发布于:2017-01-12 14:10:07    文字:【】【】【

  的使用现状结合节能方面的具体要求提出建议。

  离心式热泵机组容量大,消耗的能量也大。

  如何更好地选择和使用机组设备以降低成本、减少能耗和节省运行费用是生产厂家和用户应该关注的事情。如果仅仅按设备的初投资大小来选择热泵机组,而对能耗和运行费用等方面考虑不够显然不符合节能的要求。正确的做法应该是,根据系统的优化和离心式热泵机组的设备投资费用,作深入的技术经济分析比较,找出佳运行条件。所以要实现离心式热泵机组的节能,除了要求厂家生产出高效率、低能耗的产品外,合理地选择机组、正确地维护使用也是节能的重要途径。

  1减小机组工作温度范围离心式热泵机组的能耗与机组的工作温度范围(即冷凝温度与蒸发温度之差南很大关系,两者的温差越小机组的性能系数越大,因此,在满足用户要求的条件下,应设法降低机组的冷凝温度和提高机组的蒸发温度。

  1.1影响冷凝温度的主要因素及应采取的对策冷凝温度由冷凝器的热水出口温度、热水的进出口温差确定。

  冷凝温度与热水出口温度变化成正比,热水出口温度越高,冷凝温度越高。虽然,高水温可以减少传热管尺寸,降低初投资成本和安装费用,但同时使得机组性能系数降低,能耗增大,因此,在设计选型时对此应进行技术经济分析比较,找出佳的选择。冷凝器热水的进出口温差不宜过大,尽管加大温差能够改善冷凝器的传热,但冷凝温度也随之升高,同样使机组能耗增大。目前国产机组热水的温差值一般为56,国外机组大多数为68.此外,还可以采用增大传热面积或使用新型高效换热器来达到降低冷凝温度的目的。但前者会使机组结构尺寸和初投资成本明显增加,显然较为不利。所以,用高效换热器取代传统换热器的方法更为合理。

  1.2影响蒸发温度的主要因素及应采取的对策蒸发温度由蒸发器冷水的进口温度、冷水的进出口温差确定。

  蒸发温度与冷水进口温度的变化成正比冷水进口温度越高蒸发温度就越高。所以,要尽可能选择较高的冷水进口温度,以提高蒸发温度特别是在冬季,蒸发器冷水进口温度低不应低于12,否则会大大增加机组的能耗。

  增大冷水的进出口温差显然会使蒸发温度升高,有利于减小机组的能耗而且对于常用的壳管式蒸发器来说,较大的冷水进出口温差也有利于其传热可减少蒸发面积。所以应采取相应的一些技术手段,提高冷水进出口温差及蒸发温度。目前国外已把高热流多孔传热管用于蒸发器,与传统的肋片管相比,蒸发温度可提高3左右,从而可降低整个机组能耗的10左右。

  1.3换热器中污垢及不凝性气体对机组能耗的影响及对策蒸发器和冷凝器传热管水侧的洁净程度对机组的能耗影响极大,管子的污垢会使换热器的传热系数大大降低,从而使机组的工作温度范围加大。对于蒸发器,由于水质的洁净度较高又是封闭循环,如果不是水质硬度过大,一般水侧污垢的影响较小;但对于冷凝器M出的供热水大多为工业或生活用水,又是开式循环,因而水侧污垢的影响较严重,严重时可使机组能耗增大25左右。

  为了减少污垢引起的附加能耗实际运行时用户应经常对水系统进行清洗,而设计人员在设计选型时,则必须留有一定的污垢裕度。国外机组蒸发器和冷凝器的污垢系数一般均选为8.6x10-(m2kVW;国产机组的蒸发器和冷凝器的污垢系数分别采用8.6x10+5(kVW和3x14(kVW.相比较而言产机组冷凝器采用了较大的污垢系数,既增大了冷凝器传热面积和设备成本,也增加了机组的能耗。据介绍,污垢系数每增大1.7x10-(,kVW时,离心式热泵机组的能耗将增大1.1左右。国外机组冷凝器基本上都设置了自动清洗系统,该系统由装在每根传热管端的“接收器”设置在每根传热管内自由浮动的尼龙刷和冷却水循环管路上的四通换向阀组成,可在不停机的情况下切换水流方向,使尼龙刷在管内来回运动刷洗管子,以减小污垢热阻。建议国产机组在设计时也能推广使用此类系统,不但可降低机组能耗,而且可使传热面积减小15左右,经济效益较为可观。

  工质侧的污垢系数一般都取为零。所以,为保证实际使用效果与理论设计相一致,生产厂家在把传热管装入壳体前应充分清洗干净,用户在充入热泵工质时也应注意保持洁净。

  及时清除机组中的不凝性气体也很重要,工质中如果有不凝性气体存在,就相当于工质侧出现了污垢,而且影响程度更大。据计算工质中不凝性气体含量为5时,就相当于水侧的污垢系数增大了1x10(kVW.所以离心式热泵机组必须设置自动净化装置,以减小不凝性气体的影响实现机组节能减耗的目的。

  2离心式压缩机的节能改造离心式压缩机节能改造对整个机组的节能非常重要。在节能改造过程中应特别重视离心式压缩机的通流部分,应对叶片型线等主要元件进行优化设计,并采用先进的三元流动叶轮,使气体流动更为合理,提高流动效率。

  2.1采用三元流动叶轮用国际上先进的三元流动设计方法设计的三元扭曲叶片的叶面速度分布或压力分布佳从而将叶轮中的流动损失减小到低程度。对于现有叶轮,可通过三元流动设计将其改造为三元流动叶轮,以改善叶轮性能。采用三元流动设计的新叶轮可比原旧叶轮的效率提高3~10,从而使热泵机组的能耗大大降低。

  2.2降低叶轮轮阻损失离心式压缩机的关键部件是叶轮,叶轮转子旋转时,其轮盘外侧面和外缘面都要与周围的流体发生摩擦从而产生轮阻功率损失。降低轮盘表面粗糙度是降低轮阻损失的主要途径,其方法是在精铸或精车的基础上进行打磨光。轮盘和轮盖是表面积较大的平面,适合于采用砂带研的方法来获得较光滑表面,而对叶轮流道则宜采用液体光。对叶轮进行打磨光其节能效果显著,可降低能耗约5 2.3保证叶片扩压器与叶轮的相互匹配叶轮与扩压器的相互不匹配以及叶轮出口处气流不均匀都将使扩压器性能受到很大影响。此外扩压器对叶轮内气流流动的影响也不可忽视。

  在变工况时,高速运转的叶轮出口处流动失速将波及到叶片扩压器进口,使得流动损失增加压缩机级效率下降。所以在实际运行中必须实现叶片扩压器与叶轮的相互匹配,才能保证离心式压缩机在较高的级效率下工作。

  2.0提高压缩机流量提高压缩机流量的方法很多主要包拮提高吸入压力,降低吸气温度增加质量流量提高压缩机转速增加流量;加大扩压器主要元件的通流部分宽度,改变叶轮叶片和扩压器叶片的几何安装角;采用可转动的入口导叶,调节叶轮和扩压器的入口安装角等措施。改变通流部件的几何尺寸或几何角度是为经济、有效的方法,而且这些改造措施可在现场芫成,压缩机整体结构!外壳、联接件)无需做任何改动。进行局部改造后,可使压缩机流量增加15,整个热泵机组可节能5以上。

  3采用多机组并联,合理选择机组的局部负荷工作点一般来说,离心式热泵机组在额定负荷下运行的时间相对较短,大部分时间都是在额定负荷的0()0情况下运行。因此机组的单位轴功率高制热量应当设计在该运行负荷的附近。为了能在高效率下运行,采用多机组并联较为合理采用多机组并联的另一个优点是可以扩大系统的能量调节范围,避免采用旁通调节法,从而节省能耗。此外,系统负荷的波动对机组能耗的影响也很大。为了节省机组的运行费用,好的方法是采用蓄热的方式达到削峰平谷。这样,一方面可采用容量较小的机组,节省机组设备的初投资:另一方面节能减耗降低机组运行费用。虽然蓄热设备也会增加一定的投资费用,但所投入的费用在短期内可以得到回收。

  4采用双级压缩循环并改善省功器的使用效率4.1在大容量时采用双级压缩采用双级压缩并在两级之间设置省功器,可大大提高循环效率,在30~80-的温度范围内,双级压缩比单级压缩可节能6左右,而且每级压缩机的级效率也较高再加上省功器,节能效果较好。尽管增加了一级叶轮机组的成本会有所增加,但由于能耗费用减少,所以,总的技术经济性指标是提高的。从实际的使用情况看,在国外溶量在1800kW以上的离心式热泵机组,一般都采用双级压缩。

  4.2改善省功器的使用效率离心式压缩机的省功器,为方便清洗和检修,一般选用浮头、列管、多管程和管壳式结构。在实际生产中,由于管间距和管内径过小,容易导致冷却介质中污物堆积甚至堵塞减少有效传热面积。同时由于污物具有腐蚀性还会使传热管减薄穿孔,严重时产生泄漏,常需停机进行处理。一般省功器实际使用寿命仅为3(远低于设计寿命。为了解决省功器实际使用中存在的问题,应该在保证传热面积基本不变的前提下,通过改善省功器结构,延长其使用寿命,从而提高使用效率。具体可以通过增大省功器传热管内径、管中心距和管壁厚度,以及减小管长、板间距和减少传热管数等措施来实现。

  5机组的正确操作与维护正确操作与维护是实现机组节能降耗的重要手段。在实际运行中,如能及时处理和解决蒸发器充液过量或充液不足、蒸发器中含油、冷凝器中存在不凝性气体以及旁通阀关闭不严等常见的操作问题就可明显降低机组的能耗。

  对蒸发器来说,充液过量或充液不足可由压缩机吸气过热度来判断如果吸气过热度过高,可能充液不足反之则存在充液过量的问题。因此,在机组的运行过程中,应注意观察压缩机的吸气过热度并及时作出相应的操作。

  对于氟里昂装置,因蒸发器中的油密度较热泵工质小往往浮在工质液面之上,可利用油回收系统将油与工质的混合物抽出,进行分离后分别回收。

  不凝性气体会使冷凝压力升高,增大机组的能耗,所以应定期通过机组抽气系统将其及时排出。

  6结语离心式热泵机组容量较大是能源消耗大户,要在各个环节上采取节能措施,充分发挥节能潜力。另外为了提高离心式热泵机组的工作效率,还要求生产厂家和用户应该密切配合,共同探索离心式热泵机组的节能途径。

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