【摘要】：冷水机组在我国应用广泛,但普遍存在冷凝器容易结垢问题,这使得冷凝器的换热性能下降,冷凝温度升高,从而增加了压缩机的功耗,降了冷水机组的能效。
若能及时对冷凝器进行清洗和除垢,使冷凝器保持较高的换热效率,提高电制冷冷水机组的性能系数,这对我国的建筑节能将起到积极的促进作用。本文对安装和未安装在线清洗装置的冷水机组的污垢热阻、COP、端温差等进行了运行测试和对比分析。结果表明,胶球在线清洗装置具有良好的除垢效。为验证胶球在线清洗装置的强化传热作用,本文利用Fluent软件对胶球流动过程进行了数值模拟,并利用场协同原理和PEC(Performance Evaluation Criteria)准则对其强化传热作用进行了评价。在测试和模拟的基础上,对其经济性进行分析,确定了佳清洗周期。实测结果表明,与未使用胶球在线清洗装置冷水机组相比,冷凝器的污垢热阻平均降74.38%,COP平均10.16%,端温差显著下降,并由此推算出冷水机组的COP提高了,节能效显著。
根据Fluent软件的模拟结果,由于胶球在冷凝器换热管内的流动,增大了管壁与冷却水之间的换热量。单纯从传热角度考虑,运用场协同原理对胶球的强化传热作用进行分析评价,发现与无胶球流动的换热管相比,换热管内速度和温度梯度之间的协同角减小了7°~13°,表明胶球的流动对换热管整体的传热具有促进作用。用PEC作为整体评价准则,计算表明,PEC为1.05~1.12,稍大于1。综合考虑强化传热作用和输送能耗,发现胶球在冷凝器换热管内的流动虽然具有一定的强化传热作用,但作用有限。本文以单位时间内平均运行费用低为目标函数,建立了佳清洗周期计算模型,通过优化分析,确定了佳清洗时间间隔为28h,佳清洗持续时间为8h,即佳运行周期为36h。该运行模式下的运行费用低,为194.40元/h,比连续清洗运行模式下单位时间的运行费用减少3.76%。胶球在线清洗装置的初投资在10万元左右,使用胶球在线清洗装置后每年可以节约能源费用41840.64元,动态回收期为2.60年,节能效和经济效益都显著。
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