初探蒸發(fā)冷卻空氣處理機(jī)組的加工制作

陳本林，陸 襄，黃 翔，李成成

（1.南通昆侖空調(diào)有限公司，江蘇南通 226008；2.西安工程大學(xué)，陜西西安 710048）

0 引 言

近年來，隨著國家節(jié)能減排政策的開展，以及人們對空氣品質(zhì)要求的提高，直接蒸發(fā)冷卻技術(shù)以其高效節(jié)能的特點(diǎn)受到越來越多的關(guān)注，目前已在我國西北地區(qū)和沿海地區(qū)廣泛地應(yīng)用于車間、網(wǎng)吧、餐廳及通訊機(jī)房等[1]。而且，隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，直接蒸發(fā)冷卻也逐漸被應(yīng)用在核電領(lǐng)域。本文針對即將應(yīng)用在海南某核電汽機(jī)房和除鹽水處理車間的蒸發(fā)冷卻空氣處理機(jī)組的加工制作、運(yùn)行要求進(jìn)行介紹。

1 蒸發(fā)冷卻空氣處理機(jī)組的概括

1.1 蒸發(fā)冷卻空氣處理機(jī)組的工作原理

室外空氣經(jīng)過進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，經(jīng)過初、中效過濾器把灰塵過濾后，經(jīng)過第一級直接蒸發(fā)冷卻段—填料段，同時(shí)水通過循環(huán)水泵從蓄水池中抽出，使用供水管，在填料側(cè)進(jìn)行分層布水，水靠重力作用向下流，潤濕填料表面并形成水膜，被處理的空氣沿水平方向垂直通過填料與其進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)對空氣等焓降溫過程[2]。

圖1 風(fēng)量為215000m3/h蒸發(fā)冷卻空氣處理機(jī)組結(jié)構(gòu)圖

1.2 蒸發(fā)冷卻空氣處理機(jī)組的構(gòu)成

從圖1中可以看出蒸發(fā)冷卻空氣處理機(jī)組主要由新風(fēng)段，初效過濾段、中效過濾段、風(fēng)機(jī)段組成。機(jī)組的外形尺寸：長8000 mm，寬5200 mm，高4800 mm。機(jī)組設(shè)計(jì)風(fēng)量215000 m3/h。

根據(jù)機(jī)組的外形尺寸及各個(gè)功能段的要求，對機(jī)組進(jìn)行加工制作，在加工制作時(shí)，首先要明確蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組的規(guī)范要求，按照提出的加工要求，對各個(gè)部件進(jìn)行選材、加工。

2 蒸發(fā)冷卻空氣處理機(jī)組結(jié)構(gòu)要求

2.1 框架的結(jié)構(gòu)要求

通過上面介紹可以看到，蒸發(fā)冷卻空氣處理機(jī)組的結(jié)構(gòu)主要是機(jī)組外部結(jié)構(gòu)的框架。本機(jī)組的結(jié)構(gòu)框架，采用標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)化尺寸的鍍鋅型鋼制成，鍍鋅鋼管具有足夠的強(qiáng)度，抗壓性能好能夠保證機(jī)組在運(yùn)輸和運(yùn)行過程中不變形?？蚣軆?nèi)表面采用阻燃性或非阻燃性保溫材料保溫。保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)小于0.034W/m2?℃。保溫材料的厚度大于25mm，在保證機(jī)組正常運(yùn)行的條件下，框架表面不結(jié)露。同時(shí)，機(jī)組內(nèi)部各個(gè)功能段框架采用具有內(nèi)襯的螺旋栓連接，框架構(gòu)件的焊接均在構(gòu)件的內(nèi)部完成。

2.2 箱體面板的結(jié)構(gòu)要求

面板是蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組的重要保護(hù)傘，面板的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)直接影響到機(jī)組的使用壽命，同時(shí)也影響機(jī)組的使用功能及美觀，因此，在機(jī)組的加工制作過程中，要根據(jù)機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行工況，及業(yè)主提出的使用要求，選擇經(jīng)濟(jì)、合理的面板。

本次機(jī)組的面板選用是根據(jù)核電站常規(guī)島對空調(diào)機(jī)組的要求，嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行選用。采用雙層鋼板結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用不銹鋼板，外部采用優(yōu)質(zhì)彩鋼板；在雙層鋼板面板的中間夾以非燃型或阻燃型保溫材料，保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)小于0.034W/m2?℃。保溫材料的厚度大于30mm，保溫層與面板結(jié)合牢固、平整、無間隙；面板與框架的固定不采用自攻螺釘；面板能夠允許在檢修人員進(jìn)入的條件下，不破壞保溫材料。

箱體面板上應(yīng)該預(yù)留檢查門，其中檢查門的預(yù)留尺寸應(yīng)該不小于600mm，能夠確保人員、過濾袋及風(fēng)機(jī)馬達(dá)從檢修門中出入，所有的檢查門設(shè)置在機(jī)組的同側(cè)。檢查門使用的材質(zhì)與箱體采用的材質(zhì)相匹配，同時(shí)檢查門設(shè)有內(nèi)襯墊，內(nèi)襯墊能夠在不拆除門的條件下進(jìn)行更換。

3 各個(gè)功能段的加工制作要求

3.1 過濾段的加工制作要求

過濾段包括初效過濾器、中效過濾器，初效過濾器采用波紋板式過濾器，中效過濾器采用袋式過濾器，過濾器的材料為非燃或阻燃型。過濾效率應(yīng)符合GB/T14295-92的要求，初效過濾器過濾效率按大氣塵計(jì)數(shù)效率大于40%，中效過濾器的過濾效率大于80%，過濾段的新風(fēng)斷面風(fēng)速的均勻度大于80%，過濾器內(nèi)套鍍鋅骨架，由易拆裝的固定卡安裝在一設(shè)計(jì)成密封的活動(dòng)鍍鋅框架上，以免使未經(jīng)過濾的空氣流動(dòng)。過濾段的面板要可拆卸[3]。

3.2 蒸發(fā)冷卻段的加工制作要求

蒸發(fā)冷卻空氣處理機(jī)組采用填料式直接蒸發(fā)冷卻技術(shù)，填料式直接蒸發(fā)冷卻器通過循環(huán)水泵從集水池中將水抽出，經(jīng)布水器均勻散布在填料上，靠重力作用向下流，潤濕填料表面形成水膜，被處理的空氣沿水平方向垂直通過填料與其進(jìn)行熱交換。水吸收空氣中的顯熱與其進(jìn)行熱質(zhì)交換，蒸發(fā)成水汽進(jìn)入空氣，使空氣降溫[4]。夏季室外通風(fēng)計(jì)算干球溫度為31℃及計(jì)算相對濕度為69%的條件下，要求經(jīng)過填料直接蒸發(fā)冷卻段后，被處理空氣的干球溫度≦27.6℃，相對濕度≧90%。

3.3 風(fēng)機(jī)段的加工制作要求

風(fēng)機(jī)是蒸發(fā)冷卻空氣處理機(jī)組的核心部件，因此，對風(fēng)機(jī)的要求也就特別高，風(fēng)機(jī)采用離心式、單罩殼、單葉輪、雙寬度、雙進(jìn)風(fēng)、非過載型風(fēng)機(jī)；風(fēng)機(jī)的葉輪為前彎型，單厚度葉片，風(fēng)機(jī)軸采用實(shí)心冷軋鋼，風(fēng)機(jī)的軸承為SKF軸承，軸承的最短壽命為15年，軸承的潤滑劑應(yīng)至少要維持12個(gè)月運(yùn)行周期，風(fēng)機(jī)罩殼及框架采用不銹鋼鋼板制成，風(fēng)機(jī)按照國家標(biāo)準(zhǔn)制造，電動(dòng)機(jī)應(yīng)安裝在與剛性框架相連的滑動(dòng)軌道上，電動(dòng)機(jī)全部密封，其轉(zhuǎn)速不超過1450r/min；風(fēng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)間用直聯(lián)或皮帶傳動(dòng)，皮帶傳動(dòng)設(shè)有金屬保護(hù)套，金屬保護(hù)套由不銹鋼鋼絲網(wǎng)制成，牢固地安裝在風(fēng)機(jī)基座上。

根據(jù)上面對框架、箱體面板在材質(zhì)、加工制作上的要求，及對蒸發(fā)冷卻空氣處理機(jī)組各個(gè)功能段的設(shè)計(jì)、使用及選材上的要求，本公司制作出風(fēng)量為215000m3/h的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，如圖2所示。

圖2 風(fēng)量為215000m3/h蒸發(fā)冷卻空氣處理機(jī)組的實(shí)物圖

4 測試

根據(jù)加工制作出的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，本公司與西安工程大學(xué)蒸發(fā)冷卻學(xué)科團(tuán)隊(duì)合作，由西安工程大學(xué)對其機(jī)組進(jìn)行測試分析。

表2 蒸發(fā)冷卻空氣處理機(jī)組的實(shí)際測試數(shù)據(jù)

采用的測試方法是利用干濕球溫度計(jì)、溫濕度自記儀和畢托管-數(shù)字微壓計(jì)來測量室外新風(fēng)經(jīng)過不同功能段后的阻力變化和溫濕度變化；利用U型微壓計(jì)和風(fēng)速儀測量機(jī)組的風(fēng)量能否滿足設(shè)計(jì)要求[5]。

主要的測試儀器有：干濕球溫度計(jì)、Testo的溫濕度自記儀、畢托管-數(shù)字微壓計(jì)、U型微壓計(jì)、水銀溫度計(jì)、轉(zhuǎn)輪和熱球風(fēng)速儀。

主要測試參數(shù)有：機(jī)組的總風(fēng)量、機(jī)組總阻力、室外空氣的干濕球溫度、填料入口空氣的干濕球溫度和迎面風(fēng)速、填料出口的干球溫度和相對濕度、出風(fēng)口的干濕球溫度。

從表2的測試結(jié)果來看，機(jī)組的溫降 △Tw的平均值為2.7℃，冷卻效率平均為71.4%。

5 小結(jié)

本文針對海南某核電站即將應(yīng)用的蒸發(fā)冷卻空氣處理機(jī)組，簡要介紹該機(jī)組的工作原理、結(jié)構(gòu)構(gòu)成。對機(jī)組的框架、箱體、各個(gè)功能段的加工制作要求進(jìn)行了介紹。同時(shí)，對該機(jī)組的測試結(jié)果進(jìn)行了簡單的分析。

[1] 劉小文，黃翔，吳志湘.直接蒸發(fā)冷卻器填料性能的研究 [J].流體機(jī)械，2010（4）：53-57

[2] 黃翔.空調(diào)工程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006

[3] 中國建筑科學(xué)研究院，等.GB/T 14294—2008組合式空調(diào)機(jī)組[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008

[4] 中國氣象信息中心氣象資料室，清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系.中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005

[5] 陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊 （第2版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008

[6] 黃翔.蒸發(fā)冷卻空調(diào)理論與應(yīng)用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010