蒸发式冷凝器在矿井冻结工程中的应用.pdf

第2期
水力采煤与管道运输
No. 2
2009年6月
HYDRAULIC COAL MINING PIPELINE TRANSPORTATION
Jun.2009
蒸发式冷凝器在矿井冻结工程中的应用
丁启明
开滦建设集团有限贵任公司河北唐山063000)
摘要:个绍了蒸发式冷凝器的工作原理及其运行的技术经济特点,分析了在冻结工程制冷系
统中运行情况,并分析指出其在制冷系统中的推广前景。
关键词:蒸发式冷凝器制冷循环冷凝温度过冷液体
中图分类号:TD265.3·9文献标识码:B文章编号:1006-0898(2009)02-0043-03
前言
的水被挡水板截住并收集到PVC热交换层中。
PVC热交换层中的水被流过的空气冷却,温度降
开滦建设集团有限责任公司参与了淮南、淮低,进入集水槽中,再由循环水泵送入喷淋系统
北矿业集团多个矿井的建设工作,组织了多个井中,继续循环。散失到空气中的水分由水位调节
筒冻结施工工程。井筒冻结施工工程就是利用器控制补充。
工业制冷技术将稳定性很差的冲积层进行冻结
固化,使其形成能够满足井筒开拓安全的冻结
壁。其中许多矿井冲积层埋藏深,厚度大,冻结
中
需冷量与冻结站的规模非常庞大。为实现先进
高压机
高效节能,对制冷系统设备的选配进行了反复优
冷凝器
间冷却器
低压机
蒸发器
化,最终确定选用螺杅式制冷压缩机组和蒸发式
膨胀阀
膨胀阍
冷凝器配套系统。
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2蒸发式冷凝器工作原理
图1-次节流中间完全冷却的双级循环图
制冷剂在蒸发式冷凝器中放出的热量实际
通常在煤矿冻结工程冻结法施工中,制冷系
上包括3部分;:在蒸发器中由被冷却介质夺取的
统采用两级压缩一次节流中间完全冷却氨制冷
热量,在压缩机中受压缩时由外界机械功转化的
系统,如图1。中压干饱和蒸气(状态3)被高压
热量、在低压侧管道流通时从外界传入的热量
压缩机吸入并压缩到冷凝压力的过热蒸气(状态
制冷剂在蒸发式冷凝器中冷凝放热过程也分为
4),随后进人冷凝器被冷凝成制冷剂液体(状态
步进行:由过热蒸汽冷却为饱和蒸汽;由饱和蒸
5)。然后分成两路,一路经膨胀阀节流降压后
汽凝结为饱和温度下的液体;如果冷却介质的流
状态6)进入中间冷却器,大部分液体从另一路
量较大和温度较低,则制冷剂液体进一步冷却成
进入中间冷却器的盘管内过冷(状态7),但由于
存在传热温差,其在盘管内不可能被冷却到中同为过冷液体。
温度,而是比中间温度一般高△t(3-5℃)。过3慕发式冷凝器选择的计算方法
冷后的液体再经过主膨胀阀节流降压成低温低
压的过冷液(状态8),最后进入蒸发器吸热蒸
蒸发式冷凝器的选择计算包括确定蒸发式
发,产生冷效应。
冷凝器的传热面积、冷却介质流量及冷却介质在
盘管内的高温气态制冷剂与盘管外的喷淋
蒸发式冷凝器中的流动阻力损失。
水和空气进行热交换,由气态逐渐被冷凝为液
蒸发式冷凝器热负荷Q包括制冷剂在蒸发
态。引风机的超强风力使喷淋水完全覆盖在盘器中吸收的热量及在压缩过程中所获得的机械
管表面,水借风势,热交换效果显著增高。喷淋功所转换的热量。蒸发式冷凝器热负荷Q按制
水和空气吸收热量后温度升高,部分水由液态变冷循环的热力计算确定
成气态,由蒸发潜热带走大量的热量,热空气中
Q=G(h2ーh3)
式中:G为制冷剂的质量流量,kg/s;れ2、h3分别为
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2009年6月
水力采煤与管道运输
第2期
制冷剂进入冷凝器的比焓、制冷剂出冷凝器的比凝器连接的管路阀门全部关闭,将放空阀打开不
焓,kJ/kg
通过空气分离器分离,将制冷剂与空气混合气放
传热温差An。可按下式计算
掉一部分,直至压力降到正常值便可
蒸发式冷凝器试运转前应确认:①系统的安
In
装应完整正确;②系统内的各种水泵、风机,其单
机试运转应符合要求;③各种调节阀门、电气设
式中:1、ム2、ょ分别为冷却介质进口温度、冷却介备和测量、控制仪表应正确可靠。
质出口温度、冷凝温度,℃。
蒸发式冷凝器运转时冷凝压力应与冷凝温
冷凝器传热面积A可按下式计算
度相适应。若冷凝压力过高,应检查高压系统有
QR QA
关阀门是否开启,进行放气、放油,加大冷却水量
和冷却风量,降低冷却水温,减少热负荷
式中:9y为热流密度,kW/m2;K为传热系数,kW
冷凝器应定期清浩除垢,经常放气、放油
mn2:℃;qy、K可査相关经验数值。
因为不凝性气体会占据一定的空间,减少冷凝器
蒸发式冷凝器的运行
换热面积,影响传热。水垢和油的导热系数都较
小,在传热表面形成热阻,会使冷凝温度升高。
4.1安装
清除和预防冷凝器结水垢的方法有机械除垢法
蒸发式冷凝器安放在建筑物旁边,应与进风和酸洗法。
口保持足够的距离(0.7~3m,根据型号而定)。4.3冷却盘管防冻
冷凝器设计和安装位置应有利于通风。蒸发式
北方地区冬季低温时,密闭系统的循环水在
冷凝器的安装严格按照设计图纸及《氨制冷系统没有热负荷的情况下,即使循环水保持流动也会
安装工程施工及验收规范》(SBJ12-2000)进发生结冰现象,必须有妥善的防冻措施,一般需
考虑采取以下两种方式:①让循环水保持一定的
从蒸发式冷凝器的每一个出液管到贮液器热负荷,保证循环水温不低于7℃(南方地区不低
的管道,在垂直方向必须设置一存液管,存液高于3℃),为保证这一热负荷,一般可在配管系统
度一般不小于300mm。在贮液器和蒸发式冷凝内设置浸没式电加热器或蒸汽盘管注热,同时保
器每个进气集管之间设一平衡管。压缩机排气持密闭系统的循环水有最小流量(最小流量规定
管应在蒸发式冷凝器进气管上的上方,从进气总详见使用说明书)。②最有效的方法是在密闭系
管的下方连接到各进气管,各进气管应尽量对称统内加注防冻液(乙二醇或丙二醇液),加注时应
地布置在进气总管上。因为每台设备的各个管当注意加注少时会起不到应有的防冻效果,加注
组在系统运行过程中所产生的压力降不同,出液超量时则会影响介质工作时带走的热量
口处的冷凝压力就会有所差别,采取这种结构就
会在存液弯处形成液柱,而液柱两侧的压力保持5发式冷凝器特点
平衡,抵消了出液口处的冷凝压力并防止了并联
蒸发式冷凝器将水冷式冷凝器+水泵+凉
设备或管组之间存在压力差而将液体逼入出ロ水塔+水池+水连接管路优化组合为一体,减少
压力较小的冷凝气或管组中,以获得最好的制冷了设备、阀门、管道的数量,设计安装简便合理,
效果。从冷凝器出液口到贮液器的水平管道应操作运行平稳,节省投资,具有投资费用低、流程
保持1/50的坡度,这样有利于液体依靠自重流简单、结构紧凑、占地面积小等特点。
人贮液器中。
蒸发式冷凝器利用水的蒸发潜热,环境干空
4.2操作
气为媒介,以环境湿球温度为温差进行热交换。
蒸发式冷凝器的系统中不凝性气体的存在,具有传热温差大,换热充分,动力消耗少,节电、
将明显降低蒸发制冷的换热效果,造成冷凝压