一般情况下，立式水冷式冷凝器的进出口水温差为2～3℃，卧式水冷式为4～6℃。理论上，在水冷式冷凝器中，1kg 的冷却水能带走8.37～25.12kJ 的热量，而1 kg 水在35℃的常压下汽化潜热为2418kJ/kg。因此，蒸发式冷凝器所需的理论耗水量只为水冷式冷凝器的0.3％～1％。同时它省去了冷却水在冷凝器中显热传递阶段，使冷凝温度有可能更接近空气的湿球温度，其冷凝温度可比冷却塔水冷式冷凝器系统低3～5℃，比风冷式冷凝器低8～11℃，这大大地降低了压缩机功耗。
同时，由于循环水量的减少，水泵的动力消耗也明显降低。文献[2]指出蒸发式冷凝器的风机动力消耗，与水冷式的冷却塔相近。由于降低了水泵的扬程与流量，泵的动力消耗约为冷却塔和管壳式冷凝器相结合的系统的四分之一。文献[3]指出，蒸发式冷凝器相对于立式水冷式冷凝器可节电80％以上，相对于卧式水冷式冷凝器可节电10％左右。因此，蒸发式冷凝器受到国内外工业制冷用户的普遍青睐。
作者发现，国内外不同品牌蒸发式冷凝器设计依据的标准不同，冷凝器系统的能耗差距较大。本文首先阐述了蒸发式冷凝器选型的方法，然后根据国内外不同的经验数据计算了蒸发
式冷凝器的理论能耗。最后，通过典型蒸发式冷凝器产品的电机配置，总结出了蒸发式冷凝器的能耗核算公式。
2 蒸发式冷凝器选型的方法
目前蒸发式冷凝器选型方法主要有两个：一是依据冷凝器的热负荷进行选择；二是依据制冷系统的制冷量进行选择。目前常用的方法主要是依据冷凝器热负荷选型，其步骤为：
a) 确定系统所需的总排热量，总排热量为压缩机制冷量与电机耗功之和；
b) 确定设计条件、冷凝温度和湿球温度；
c) 根据排热系数图表（由冷凝温度和湿球温度确定）查出负荷修正系数；
d) 系统的总排热量乘以排热系数，确定修正后的排热负荷，选择合适的型号；
b) 确定设计条件、冷凝温度和湿球温度；
c) 根据排热系数图表（由冷凝温度和湿球温度确定）查出负荷修正系数；
d) 系统的总排热量乘以排热系数，确定修正后的排热负荷，选择合适的型号；
本选型方法只适用于活塞式或螺杆式制冷压缩机组成的制冷系统。如果螺杆式制冷压缩机的油冷却器的冷却水是独立的，则上面的总排热量应减去油冷却器的热量，然后再选型。
例如，已知制冷剂为 R717、冷凝温度35℃、湿球温度25℃、排热量586kW。
在冷凝温度35℃、湿球温度为20℃的排热系数为1.3。因此，修正后的排热负荷为586×1.3＝761.8 kW。型号C 的排热量太小。故此选择型号为D 的蒸发式冷凝器。
3 蒸发式冷凝器的理论能耗计算
蒸发式冷凝器系统的能耗主要由风机和循环水泵组成，风机功率可由下式计算：
Nf＝Pf·LD (1)
式中：Nf 单位冷凝负荷的风机功率（W/kW）
Pf 风机风压（Pa）
LD 相应于单位冷凝负荷的风量m3/(s ·kW)
Pf 风机风压（Pa）
LD 相应于单位冷凝负荷的风量m3/(s ·kW)
水泵功率可由下式计算：
Ns＝9.8 Gw·Hz (2)
式中：Ns 单位冷凝负荷的水泵功率（W/kW）
Gw 相应于单位冷凝负荷的水流量（kg/s·kW）
Hz 水泵扬程（m）
Hz 水泵扬程（m）
国内外蒸发式冷凝器的经验数据
来 源 热负荷q (kW/㎡) 循环水量Gw [L/(s·kW)] 风量LD [m3/(h·kW)]
美国工业制冷手册[4] 4 0.018 108
JB/T7658.5-95 [5] ≥1.74 0.032 220
来 源 热负荷q (kW/㎡) 循环水量Gw [L/(s·kW)] 风量LD [m3/(h·kW)]
美国工业制冷手册[4] 4 0.018 108
JB/T7658.5-95 [5] ≥1.74 0.032 220
计算中，Pf均选取中间值312 Pa。考虑到实际安装情况，水泵的扬程设为10m。由公式(1)、(2)可得，国内的蒸发式冷凝器Nf＝18.72 W/kW，Ns＝3.14W/kW；美国的蒸发式冷凝器Nf＝9.36 W/kW，Ns＝1.76W/kW。因此，根据国内、国外推荐的经验数据计算得出，蒸发式冷凝器的能耗分别约为21.86 W/kW、11.12 W/kW，后者能耗约为前者能耗的51％。
由上分析可知：
(1)．用户在选用蒸发式冷凝器时，要注意比较其设计依据的标准。依据标准中的单位面积热负荷越大，冷凝器的传热性能越好；循环水量和风量越小，能耗越低。
(2)．国内制定的蒸发式冷凝器标准门槛较低，产品性能较差，能耗较高。但是需要指出，近年来许多国内生产蒸发式冷凝器的厂家为了提高产品的竞争力，分别制定了较高的企业标准。如上海上枫制冷设备有限公司的企业标准规定冷凝器热负荷为4 kW/㎡，实际的产品高达5.41 kW/㎡。
产品简介：
我公司以先进的技术和最优良的质量，竭诚为广大用户提供性能优质的产品。我公司不仅重视产品质量，更重视工作质量，并按照国际标准建立起一整套科学的质量管理体系，从产品设计、原材料的采购、零部件的加工、到整机装配出厂，每一套工序都处于受控状态。
我公司生产的蒸发式冷凝器是与西安交通大学合作研制开发的，在开发过程中，充分吸收了当前国际上关于蒸发式冷凝器的先进理论和实践经验，经过比较选择，我们将蒸发式冷凝器的核心部件——换热管组采用了异滴型管组，目前该型式的蒸发式冷凝器已经获得了
我公司以先进的技术和最优良的质量，竭诚为广大用户提供性能优质的产品。我公司不仅重视产品质量，更重视工作质量，并按照国际标准建立起一整套科学的质量管理体系，从产品设计、原材料的采购、零部件的加工、到整机装配出厂，每一套工序都处于受控状态。
我公司生产的蒸发式冷凝器是与西安交通大学合作研制开发的，在开发过程中，充分吸收了当前国际上关于蒸发式冷凝器的先进理论和实践经验，经过比较选择，我们将蒸发式冷凝器的核心部件——换热管组采用了异滴型管组，目前该型式的蒸发式冷凝器已经获得了
国家专利（专利号：ZL 01 2 16424.0）。其高效换热元件——传热盘管是采用获得了国家专利（专利号：ZL 01 2 16436.4）的异滴型管盘制而成的，这种异滴型管与椭圆管、特别是园管相比，它具有如下优点：
● 其空气动力特性好，绕流异滴型管时的脱体现象（边界层内缘脱离壁面现象）比椭圆管、特别是圆管要好的多，因此空气绕流异滴型管束的流动阻力明显低于椭圆管、特别是圆管。这对于降低蒸发式冷凝器风机的能耗十分有利。
● 异滴型管的管子外表面积与其内部体积之比高于椭圆管、特别是圆管，因此在单位体积内可以布置更多的换热面积，使异滴型管束的紧凑性优于椭圆管、特别是圆管。
● 异滴型管组的管间距相对于相等的当量周长的椭圆管组、特别是圆管组的要大，这样在同等的空气流通面积的条件下，增加了管间容纳的水量，增大了包围管子的水膜厚度，管间的水流更易形成膜状流，增加了实际传热面积。
● 蒸发式冷凝器的喷淋水极易在异滴型管的整个表面形成水膜，克服了椭圆管、特别是圆管容易形成干点的缺点，因此使用异滴型管组的蒸发式冷凝器的结垢速度大大降低。
经过特殊设计的我公司的蒸发式冷凝器的水分配系统布水均匀，大口径的喷嘴设计保证了喷嘴永不堵塞和易于清洗。而所有这一些都大大提高了蒸发式冷凝器的传热效率；全封闭
● 其空气动力特性好，绕流异滴型管时的脱体现象（边界层内缘脱离壁面现象）比椭圆管、特别是圆管要好的多，因此空气绕流异滴型管束的流动阻力明显低于椭圆管、特别是圆管。这对于降低蒸发式冷凝器风机的能耗十分有利。
● 异滴型管的管子外表面积与其内部体积之比高于椭圆管、特别是圆管，因此在单位体积内可以布置更多的换热面积，使异滴型管束的紧凑性优于椭圆管、特别是圆管。
● 异滴型管组的管间距相对于相等的当量周长的椭圆管组、特别是圆管组的要大，这样在同等的空气流通面积的条件下，增加了管间容纳的水量，增大了包围管子的水膜厚度，管间的水流更易形成膜状流，增加了实际传热面积。
● 蒸发式冷凝器的喷淋水极易在异滴型管的整个表面形成水膜，克服了椭圆管、特别是圆管容易形成干点的缺点，因此使用异滴型管组的蒸发式冷凝器的结垢速度大大降低。
经过特殊设计的我公司的蒸发式冷凝器的水分配系统布水均匀，大口径的喷嘴设计保证了喷嘴永不堵塞和易于清洗。而所有这一些都大大提高了蒸发式冷凝器的传热效率；全封闭
的风机和水泵电机保证了蒸发式冷凝器的使用寿命，大大降低了停机时间和维护费用；其外型设计精巧、结构紧凑，从而使我公司的蒸发式冷凝器重量轻、占地面积小。
由于蒸发式冷凝器本身具有了冷却水系统，在高效挡水栅的作用下，水的耗量远远低于通常的水冷系统；并且其冷凝温度在相同的环境温度下比水冷式的壳管式冷凝器要低很多。因此使用蒸发式冷凝器的制冷系统的初装费用和运行费用都比使用壳管式冷凝器的制冷系统低得多。
■ 技术特点
我公司的蒸发式冷凝器采用国际先进理论和实践经验设计，其设计上具有以下突出优点：
● 性能可靠：采用了引风逆流和一次换热设计，热量的传递完全依靠盘管组表面。盘管组是由无缝钢管逐步加工而成的，每一工序后高达2.5Mpa的压力试验确保了盘管组的气密性，设备永无泄漏之虞。同时本产品可在任何气候条件下安全可靠运行，特别是在北方的冬季，在排热负荷许可的条件下，我公司生产的蒸发式冷凝器可干式运行。
● 换热效率高：采用具有国家专利的异滴型盘管组，其紧凑性及流动阻力优于椭圆和圆管盘管组，换热效率高，更不易结垢，设备寿命长；空气以低速从蒸发式冷凝器下部四周进
由于蒸发式冷凝器本身具有了冷却水系统，在高效挡水栅的作用下，水的耗量远远低于通常的水冷系统；并且其冷凝温度在相同的环境温度下比水冷式的壳管式冷凝器要低很多。因此使用蒸发式冷凝器的制冷系统的初装费用和运行费用都比使用壳管式冷凝器的制冷系统低得多。
■ 技术特点
我公司的蒸发式冷凝器采用国际先进理论和实践经验设计，其设计上具有以下突出优点：
● 性能可靠：采用了引风逆流和一次换热设计，热量的传递完全依靠盘管组表面。盘管组是由无缝钢管逐步加工而成的，每一工序后高达2.5Mpa的压力试验确保了盘管组的气密性，设备永无泄漏之虞。同时本产品可在任何气候条件下安全可靠运行，特别是在北方的冬季，在排热负荷许可的条件下，我公司生产的蒸发式冷凝器可干式运行。
● 换热效率高：采用具有国家专利的异滴型盘管组，其紧凑性及流动阻力优于椭圆和圆管盘管组，换热效率高，更不易结垢，设备寿命长；空气以低速从蒸发式冷凝器下部四周进
入，而以高速从蒸发式冷凝器上部排出，使得热湿饱和空气的回流减小到了最小；大的喷淋水量和通过盘管组的风量，增强了盘管组的传热系数。这样其换热效率比国家标准JB/T7658.5-95《氨制冷装置用蒸发式冷凝器》中所规定的换热效率提高了3~4倍，达到世界先进水平，同时也大大地缩小了产品体积与重量。
● 盘管阻力损失小：设计时，充分考虑到换热管沿程阻力损失，尽量使盘管组具有更多的盘管回路，盘管阻力损失降到最小，由此降低了设备的安装高度，节省了安装费用。同时由于阻力损失的减小，我公司生产的蒸发式冷凝器完全适用于氟利昂系统。
● 运行管理费用低：我公司的小规格的产品可以多台组合使用，在此系统运行过程中，可以在不停机的情况下对其中某台设备进行检修，降低了维修的工作量和费用；全封闭的风机和水泵电机保证了蒸发式冷凝器的使用寿命，极低的结垢速度，大大降低了停机时间和维护费用。
● 耗水量极低：采用高效的挡水部件，使水的飘失率小于0.001%，适用于广大缺水地区和对空气潮湿度要求较高的的地方。
● 耐腐蚀性强：冷凝管组采用整体热浸锌，浸锌层厚度达0.7mm，有效防止了管组的腐蚀；下箱体框架结构整体热浸锌，箱板采用热镀锌板；整台设备组装过程中不采取焊接方
● 盘管阻力损失小：设计时，充分考虑到换热管沿程阻力损失，尽量使盘管组具有更多的盘管回路，盘管阻力损失降到最小，由此降低了设备的安装高度，节省了安装费用。同时由于阻力损失的减小，我公司生产的蒸发式冷凝器完全适用于氟利昂系统。
● 运行管理费用低：我公司的小规格的产品可以多台组合使用，在此系统运行过程中，可以在不停机的情况下对其中某台设备进行检修，降低了维修的工作量和费用；全封闭的风机和水泵电机保证了蒸发式冷凝器的使用寿命，极低的结垢速度，大大降低了停机时间和维护费用。
● 耗水量极低：采用高效的挡水部件，使水的飘失率小于0.001%，适用于广大缺水地区和对空气潮湿度要求较高的的地方。
● 耐腐蚀性强：冷凝管组采用整体热浸锌，浸锌层厚度达0.7mm，有效防止了管组的腐蚀；下箱体框架结构整体热浸锌，箱板采用热镀锌板；整台设备组装过程中不采取焊接方
式，消除了腐蚀点，大大地提高了设备的使用寿命。
● 检修方便：蒸发式冷凝器两端进风口采用活接结构，可以方便地进入设备内部进行检修。
● 布置灵活：由于空气是以低速从四周进入蒸发式冷凝器，又以高速离开，因此在布置多台蒸发式冷凝器时，无须考虑风向和进风等问题。
■ 运行管理
● 用于蒸发式冷凝器的喷淋水应经软化处理。
● 在设备运行过程中，需定期抽样检测水质，并应每月清洗水池一次，因为随着一部分喷淋水的蒸发，水中的矿物质及其它杂质变会遗留下来，需定期排污以防止形成的水垢过多地留在盘管外面影响换热效果，如果盘管外水垢较多时，则须对其进行除垢处理，但在处理时要注意不得破坏设备的镀锌层。此外，还需经常检查水池水位周放,及浮球阀、溢流阀是否正常工作，一般一周一次。
● 在冬天气温较低，如果贮水槽放在室外，当蒸发式冷凝器因检修等原因停机时，可能
● 检修方便：蒸发式冷凝器两端进风口采用活接结构，可以方便地进入设备内部进行检修。
● 布置灵活：由于空气是以低速从四周进入蒸发式冷凝器，又以高速离开，因此在布置多台蒸发式冷凝器时，无须考虑风向和进风等问题。
■ 运行管理
● 用于蒸发式冷凝器的喷淋水应经软化处理。
● 在设备运行过程中，需定期抽样检测水质，并应每月清洗水池一次，因为随着一部分喷淋水的蒸发，水中的矿物质及其它杂质变会遗留下来，需定期排污以防止形成的水垢过多地留在盘管外面影响换热效果，如果盘管外水垢较多时，则须对其进行除垢处理，但在处理时要注意不得破坏设备的镀锌层。此外，还需经常检查水池水位周放,及浮球阀、溢流阀是否正常工作，一般一周一次。
● 在冬天气温较低，如果贮水槽放在室外，当蒸发式冷凝器因检修等原因停机时，可能
导致贮水槽中的水冻结，使系统无法运行，为了防止水循环系统冻结，应将贮水槽设置在室内或在贮水槽上加装电加热器。
● 制冷系统在真空状态运行时，泄漏的密封垫、轴封等以及设备在维护保养、系统添加制冷剂和润滑油、制冷剂和润滑油的化学分解等都能产生不凝性气体，而不凝性气体主要聚集在制冷系统的高压侧—冷凝器和储液器之中，特别是存在于冷凝器中的不凝性气体将会引起冷凝压力升高，而冷凝压力每升高0.1Mpa，制冷系统的能耗就要增加9%左右。由于蒸发式冷凝器相对于壳管式冷凝器的内容积要小的多，因此当系统中存在同样多的不凝性气体时，蒸发式冷凝器的冷凝压力的升高值要比壳管式冷凝器大的多。基于上述原因，使用蒸发式冷凝器的制冷系统定时放空显得尤为重要，即空气分离器是不可缺少的。一般情况下新系统应持续打开空气分离器，直至不凝性气体放完为止，之后每间隔一周放一次。在设备维护保养、系统添加制冷剂和润滑油后应立即予以放空，确保系统中没有不凝性气体。此外，放空口的位置设置对放空结果影响极大，必须正确布置放空口，一般应布置在贮液器、每个盘管的出液接口和进气接口处（见管路图），每个放空接口必须单独装阀而后连接到一根放气管上（注意设备上下放空阀不得连通，需分开连接）。进气接口处放空管可以接到或不接到空气分离器上，当人工操作时，必须遵循正确的安全程序和注意
● 制冷系统在真空状态运行时，泄漏的密封垫、轴封等以及设备在维护保养、系统添加制冷剂和润滑油、制冷剂和润滑油的化学分解等都能产生不凝性气体，而不凝性气体主要聚集在制冷系统的高压侧—冷凝器和储液器之中，特别是存在于冷凝器中的不凝性气体将会引起冷凝压力升高，而冷凝压力每升高0.1Mpa，制冷系统的能耗就要增加9%左右。由于蒸发式冷凝器相对于壳管式冷凝器的内容积要小的多，因此当系统中存在同样多的不凝性气体时，蒸发式冷凝器的冷凝压力的升高值要比壳管式冷凝器大的多。基于上述原因，使用蒸发式冷凝器的制冷系统定时放空显得尤为重要，即空气分离器是不可缺少的。一般情况下新系统应持续打开空气分离器，直至不凝性气体放完为止，之后每间隔一周放一次。在设备维护保养、系统添加制冷剂和润滑油后应立即予以放空，确保系统中没有不凝性气体。此外，放空口的位置设置对放空结果影响极大，必须正确布置放空口，一般应布置在贮液器、每个盘管的出液接口和进气接口处（见管路图），每个放空接口必须单独装阀而后连接到一根放气管上（注意设备上下放空阀不得连通，需分开连接）。进气接口处放空管可以接到或不接到空气分离器上，当人工操作时，必须遵循正确的安全程序和注意
事项。在运行中放空气是最普通的操作程序，并且是最有效的。每次只能打开一个盘管出液口处或贮液器上的放空阀，每个放一会儿。如果多个盘管出液口处的放空口是交叉连接时，同时打开一个以上的放空阀，将会产生冷凝器出液口相互连接的结果，就会使存液弯失去作用，使液体回到冷凝盘管中。此外，在进气接口处的放空必须在系统关闭时进行才有效。
发布评论