列管式冷凝器换热面积的计算（蒸发式冷凝器配管设计与水质管理）

蒸发式冷凝器广泛应用于没有循环水系统的企业中。由于蒸发式冷凝器靠喷淋的水分蒸发来冷凝制冷剂，所以蒸发冷并不省水，其冷凝制冷剂所需要的蒸发的水分跟水冷壳管式冷凝器 冷却塔是差不多的。

1.蒸发式冷凝器选型需要的参数：热负荷，制冷剂。

冷凝温度：夏季空调室外计算干球温度(Tdb) ；

湿球温度。

2.蒸发式冷凝器的管路布置相对来说有较高要求；

3.环境温度过低会对系统产生较大的影响；

蒸发式冷凝器配管设计：

如上图可知，壳管式冷凝器的制冷剂从壳程流过，几乎不考虑压降；但是蒸发式冷凝器由于在盘管内来回拐弯，会有一定程度的压降。

左图为错误的配管，右图为正确的配管。

如果蒸发式冷凝器有多组盘管，下方出液口必须设置存液弯。

一般来说，蒸发式冷凝器的顶部会设置放空阀，每组盘管进出口会设置检修阀门。

左图为错误的配管，会造成蒸发式冷凝器出液阻碍。右图为正确的配管方法。

较大型号的蒸发式冷凝器，具有多组盘管。

低环境温度对系统的影响：

（1）低的环境温度造成系统冷凝压力过低，导致排气压力过低，压缩机排气体积流量增大，油分、凝聚段过滤器滤芯分油效果变差，造成压缩机跑油；

（2）低的环境温度造成冷凝压力过低，在客户侧工艺温度不变的条件下，系统的蒸发温度也趋于一个稳定值，冷凝压力过低的话会造成供液阀前后压差降低，有可能造成供液阀动力不足，影响供液量；

（3）冷凝压力过低，在需要过冷供液的系统中，会影响到供液的过冷度，有可能会影响制冷剂的远程供应；

（4）系统排气压力过低将导致润滑油供油压力不足，从而会给压缩机/轴承润滑带来不利因素。

常用的压力控制方式：

采用压力开关来控制蒸发式冷凝器的风机/水泵电机的开停，来保证冷凝压力。效果如下：如果蒸发式冷凝器只开启风机大约只有设备三分之一的运行能力。如果你使用自然对流，那么运行能力就不到5%。

压力开关控制的典型PID图纸：

蒸发式冷凝器水质管理：

蒸发式冷凝器在运行过程中容易因为水和空气等冷却介质中杂质的变化，引起结垢、腐蚀、滋生微生物和粘泥，造成运行效率降低、功率增大和能耗增加等问题。

冷凝器内设有冷却水配水系统,冷凝器盘管组,填料交换层,除水器,循环水泵,轴流风机,集水池等。

运行工况：

蒸发式冷凝器循环冷却水一般采用敞开式循环冷却水系统。

以水和空气为冷却介质与冷凝器盘管内的高温气态的制冷剂进行热交换，制冷剂由气态冷凝成液态。

循环水泵从集水池吸水至冷却水配水系统，喷嘴均匀地覆盖在整个盘管的表面，高温气态的制冷剂从盘管上部进入，被冷凝的液态制冷剂从盘管下底部流出，在该过程中，高温的制冷剂与盘管管壁外的水和空气进行热交换。

冷却水和空气吸热后温度急剧上升，气化形成水蒸气，蒸发带走大量的热量由轴流风机抽出排入大气，热空气中的水分被收水器截止集水池中，没有被气化的高温冷却水流入填料热交换层被空气带走热量使其冷却，冷却水流回集水池中供循环使用。

结垢—水在蒸发冷凝器中蒸发,使循环水中含盐量逐步增加,加上水中二氧化碳在冷凝器中解析逸散。使水中碳酸钙在传热面上结垢析出，设备盘管外壁或内壁形成垢块。

腐蚀—冷却水在循环使用过程中，水在蒸发式冷凝器内和空气充分接触，使水的溶解氧得到补充，所以循环水中的溶解氧总是饱和的。水中的溶解氧是造成金属电化学腐蚀的主要原因。

微生物生长和粘泥—冷却水和空气充分接触，吸收了空气中大量的灰尘、泥沙、微生物及其孢子，使系统的污泥增加。蒸发式冷凝器内的光照、适宜的温度、充足的氧和养分都有利于细菌和藻类的生长，从而使系统粘泥增加，在换热盘管表面沉积下来，造成了粘泥的危害。

问题所带来的危害：

结垢—造成换热盘管热效率降低，浪费电能。

腐蚀—使设备、管道腐蚀穿孔，酿成事故。

微生物生长和粘泥—使过水断面减少，通水能力降低。

有关资料显示，当冷凝器换热管管壁上水垢达到1.5mm厚时，将使冷凝温度上升2.8℃，电耗将增加9.7%。当系统冷凝温度每增加1℃时，制冷压缩机轴功率将增加1.5～3%。

循环冷却水的水质标准：

循环冷却水处理方法：

蒸发式冷凝器循环冷却水处理方法很多，有物理法，化学法，排污法，水质稳定剂法，也可将物、化法接合起来进行处理。

对于出现的泥垢、盐垢、污垢宜采用物理法、加分散剂、软化或除盐等方法。

对于出现的藻类、微生物宜采用过滤、加杀菌灭藻剂等。

对于金属腐蚀宜采用加缓蚀剂、杀菌剂等。

物理水处理法：

目前，国内蒸发式冷凝器循环冷却水系统大都采用物理水处理法。通常使用的物理水处理方法如下：

内磁水处理器法，电子式水处理器法。

内磁水处理器设计要求：系统应定期排污。

隔1-2年要检查一下磁场强度，当磁场强度降低至40％左右时，就应调换永久磁铁后再使用。

磁化设备内的流速越大，单位时间内切割磁力线越多，处理效果越好，但也不能无限大，一般为：1.5-2.0 m/s。所以，磁化设备不宜设在系统总干管上，以防止在系数减少流量时，设备内的流速降低而影响处理效果。

磁化设备前应设置过滤器。

电子式水处理器：

电子式水处理器安装要求：

电子式水处理器安装使用地点应无腐蚀性的气体或液体，无剧烈振动和冲击。安装位置至少应远离10kW 以上的电器设备5～6m，如无法回避，应采取屏障措施。

电子式水处理器安装位置应尽量靠近蒸发式冷凝器，并使所有进入冷却系统的水全部通过电子式水处理器。

电子式水处理器一般为垂直安装；高频电磁场和高压静电场型可根据选型要求（指明水平安装式）满足水平安装的条件，但应该保持一定的流量、流速，使水处理器内为满流状态且不会出现污垢沉积 。

管道系统的最低点、水池底部、水处理筒体底部应设排污口 。

电子式水处理器长期停用时（如季节性运行时），应在其停用前在水系统中投加预膜用药剂，以对水侧金属实施预膜保护，减少设备、管道的腐蚀。

当对阻垢率、缓蚀性能、杀菌灭藻率有更高要求时，应考虑电子式水处理器（为主）辅以少量化学药剂处理的复合方案，以获得满意的效果。

电子式水处理器安装图片

物理水处理法注意事项：

由于物理水处理法的机理尚不甚明确，物理效果无法预测，也无法控制与调节。

物理水处理法与化学水处理法一样存在水质浓缩问题，应加强系统排污装置的设计与管理。

浓缩倍数难以达到国家标准N＜3，有资料建议采用N＞2.5。

软化法：

软化法主要包括：石灰软化和氢、钠离子交换软化法。其主要方法是去除补充水中的致垢盐分，可有效的防止生长碳酸盐垢。

蒸发式冷凝器循环冷却水系统一般不会采用石灰软化法，而采用氢、钠离子交换软化法造价高，占地面积大，运行费用高，管理操作上也不方便，而且还会引起对设备镀锌层的破坏,因此目前在工程中也很少采用。

排污法：

工作原理：对于碳酸盐硬度较低的水，可用限制循环冷却水的浓缩倍数，使循环冷却水的碳酸盐硬度小于极限碳酸盐硬度，即可防止结垢。循环冷却水的浓缩倍数,排出的污水可以通过新鲜水重新补足。

排污法适用条件：

暂时硬度较低的水质。

循环冷却水水量小或水资源充足的地区。

排污率计算：排污率=蒸发率/（浓缩周期-1）

水质稳定剂法：

工作原理：水质稳定剂法是根据循环冷却水系统的水质状况及出现的问题，向循环冷却水系统投加不同的药剂，解决系统中出现的结垢、腐蚀、微生物生长和粘泥问题。该方法既简单又可靠，现已广泛应用于各种类型的循环冷却水系统。

处理效果：水质稳定剂法处理效果稳定，药剂投加量可根据不同水质和不同场合条件进行调整，达到最佳的效果，该方法可在浓缩倍数小于6时运行，可减少了排污量。投药设备占地小，可全自动运行。

使用方法：根据水质及系统运行工况先做试验，首先需要了解沉积物的化学组成，选择适合的化学药剂和配方。如污垢组成是碳盐、磷酸盐和金属氧化物等，以便确定水质稳定剂类型，要注意其阻垢、缓蚀、杀菌灭藻协同效应。

系统使用前，应先用化学药剂清洗管路。

被膜：一般3倍的正常投药量投入系统中，以便迅速在金属管道内表面造一保护膜，减少系统腐蚀

系统宜设旁滤设施以减少水中悬浮物质。

常用的几种水质稳定剂：

阻垢剂：包括聚磷酸盐、有机磷酸（盐）、聚羧酸类聚合物、锌盐等。

缓蚀剂：包括聚磷酸盐、有机磷酸（盐）、锌盐、钨酸盐、硅酸盐等。

杀生剂：杀生剂主要包括：氯、二氧化氯、臭氧、次氯酸钠、次氯酸钙。

智能旁流处理器：

循环冷却水处理设计注意事项：

蒸发式冷凝器大部分设备均采用钢结构部件，为防止产生白色的锈蚀，当系统水运行时ph＞8时，钢结构部件应进行钝化处理。

针对循环冷却水系统水质状况，可采用物理水处理法为主，辅以投加适当的水质稳定剂，达到除垢、缓蚀、杀菌灭藻的目的。推荐使用智能旁流处理器、多相全程处理器等物理处理方法。

蒸发式冷凝器循环冷却水处理应尽量避免采用化学处理方法，提倡选用物理水处理法。避免使用软化水或纯净水作为补充水。

应尽量避免使用酸，如使用酸来清洗水垢时，应推荐使用添加缓蚀剂，防止设备的腐蚀。

蒸发式冷凝器多台布置时，除垢器应与蒸发式冷凝器一对一设置。如多台冷凝器采用外置式集水池时，除垢器不宜设在系统总干管上，以防止在系统运行过程中流量减少时，设备内的流速降低而影响处理效果。

本文来源于互联网，部分取材作者：杨广俊。暖通南社整理编辑。

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