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变流程换热器原理

变流程换热器原理

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【摘要】:
目前,在我国北方寒冷地区,传统的集中采暖方式以燃煤为主,由于烟尘排放,导致北方城市在冬季高频度出现雾霾和PM2.5严重超标等恶劣天气现象,所以近年来国家大力推广清洁供暖方式,很多建筑采用水源热泵机组作为供暖主机来取代传统的燃煤锅炉,且以水-水型水源热泵机组为主。市场上现有的水-水型水源热泵机组制冷、制热模式转换大都是采用水路切换的模式:夏季制冷时水源水(地下水、江、河、湖泊水等)进入机组冷凝器内与

  目前,在我国北方寒冷地区,传统的集中采暖方式以燃煤为主,由于烟尘排放,导致北方城市在冬季高频度出现雾霾和PM2.5严重超标等恶劣天气现象,所以近年来国家大力推广清洁供暖方式,很多建筑采用水源热泵机组作为供暖主机来取代传统的燃煤锅炉,且以水-水型水源热泵机组为主。市场上现有的水-水型水源热泵机组制冷、制热模式转换大都是采用水路切换的模式:夏季制冷时水源水(地下水、江、河、湖泊水等)进入机组冷凝器内与制冷剂进行换热并带走冷凝热,末端空调水进入机组蒸发器内与制冷剂换热并放出热量;冬季制热时水源水进入机组蒸发器内与制冷剂进行换热并放出热量,末端供暖水进入机组冷凝器内与制冷剂换热并带走冷凝热;在夏季和冬季经过蒸发器和冷凝器的水流量是互换的,且蒸发器和冷凝器额定水流量差别很大,也就是说经过同一个换热器的水流量在夏季和冬季是有很大变化的,而现有换热器大都是按定流程设计的,水流量变化后换热器流程并没有变化,则换热器内的水流速会发生变化,从而影响换热性能或使水阻力增大,从而使水源热泵机组及系统的运行能耗增加。

  其次,随着国家对节能减排的重视,为有效降低建筑能耗,很多建筑采用了变水量的中央空调系统,特别是一次泵变流量系统的运用越来越多。一般中央空调系统大部分都使用水冷式冷水机组作为主机,现有的水冷式冷水机组均采用定流程换热器作为蒸发器和冷凝器,这种定流程换热器用于变流量系统中,当水流量随着负荷变化后其水流速和水阻力会发生变化,从而影响换热器的换热效果和系统运行能耗。

  另外,在现实使用中,一些水源热泵机组或水冷冷水机组的某些运行工况(如在过渡季节空调工况、长年制冷或长年制热的工艺工况等)由于蒸发器出水温度较高或冷凝器进水温较低,且压缩机往往又在最小负荷下运行,从而导致出现蒸发温度较高或冷凝器温度较低的现象,蒸发温度较高和冷凝压力过低会导致压缩机过载、压缩机供油压差不足、加载困难等不安全问题的存在,而在某些使用场合又需要机组在这些恶劣工况下运行,如果在这些工况下,可以减小换热器的换热面积则可实现降低蒸发温度和提高冷凝温度的目的,从而保证机组在恶劣工况下运行的可靠性和安全性,而现有的换热器在使用过程中是无法实现换热面积的改变的。

  有鉴于此,市场上出现一种可流程转换及可变换热面积的换热器,可安装在水源热泵机组和水冷冷水机组上作为冷凝器使用,也可安装在满液式机组上作为蒸发器使用;当水流量发生较大变化时,通过水室分程和转换阀门的作用,使换热器水侧流程发生变化,从而提高换热效率;当需要减小换热面积时,通过水室分程和转换阀门的作用,使换热器内部分换热管不参与换热,从而降低蒸发温度或提高冷凝温度。该换热器通过流程的改变从而使机组运行效率明显提升,能耗明显降低,且可以通过换热面积的调整来提高机组在恶劣工况下运行的可靠性和安全性,其还具有安装方便、使用简单等特点,可广泛用于各种水源热泵机组和水冷冷水机组等变流量系统上。

  

变流程换热器原理

 

四流程原理示意图

  

变流程换热器原理

 

两流程原理示意图

  

变流程换热器原理

 

变换热面积原理示意图