一个回路的冷凝器自动清洗与二个回路 水阻、球损、能耗差别的讨论
2023-04-17 09:01:02.977
本文列举出常见的两类典型的冷凝器自动清洗技术，从流体力学、热力学、传热学、机械磨损及综合耗能方面，重点分析了两种技术存在的较大差别！揭示了一些容易混淆、模糊的专业概念。对空调节能减排的广大用户如何科学地认识和鉴别这类技术和产品，有深入浅出的科学引导作用。
冷凝器自动清洗技术是一项不断完善进步的科学技术，是完全可以用科学原理进行定性、定量分析的。有人说这类技术“大同小异”，都能节能；我们系统“简单”，“销量大”；我们有《行业标准》。忽略了产品的技术特点以及它的实用性、创新性，把国内外的节能减排先进技术排斥在其标准之外。对节能减排科学技术的优胜劣汰、完善科学的市场竞争秩序是不利的！
一个回路送回球与二个回路送回球技术是两类不同的技术特征，广大用户多次提出的疑问和容易混淆的问题，根据专家及同行提出的有益建议，分析这两类技术的不同之处是：
1、一个回路送回球技术的发球泵耗能是二个回路技术的4～7倍！
二个回路技术的送回球是由两个不同的路线完成。送回球都是“顺水推舟”，所以送回球泵只要0.75KW即可顺利完成送回球。而一个回路送回球技术是送回球同一个路线，送回球路线中多了P1-P3的压力约0.12Mpa，显然是“逆水行舟”,这是一个回路送回球泵必须用3～5.5KW.，比二个回路技术多耗能4～7倍的本质原因。
由此产生的“行业标准”列出的发球机参数：N=3kw、Q=8L/s、V=3m/s，与空调水经济流速2m/s的设计规范相冲。有人说“送球时间应在几秒内，海绵球到达冷凝器端盖后喷角大分布均匀，清洗效果好”，显然是针对外行的业余观点。送球泵功率加大，流量、流速增高，仅能改变海绵球在到达冷却进水主管前约1～2m小管中的速度，小管中的球和水进入冷却水大管已完成使命。其后决定进水管中水的动能是数十倍功率的冷却泵动力形成的流量、流速，与发球机功率及形成的流量、流速几乎无关！
目前国内外新技术多为二个不同回路送回球，是顺水推舟的合理路线。
2、海绵球的事故磨损，是自然磨损球耗的12倍！
一个回路的送回球技术海绵球必须经过发球泵，经三级泵叶轮的挤压撕拉，加速破损，是典型的事故磨损。该技术承诺的24h回球率96%，即丢失4%，按此比率，初加100个球，57天只剩5个，已不能正常完成自动清洗，必须重新加球，加球周期为60天。二个回路技术送回球分别是两个不同路线，都不经过水泵和电动阀，属于自然磨损，一般都在2年换一次球。
一个回路送回球技术的球损耗是二个不同回路送回球球损耗的12倍。在海绵球因事故磨损递减的过程中，清洗效果也在下降，冷凝器铜管内的污垢递增，主机冷凝温度因此上升1～2℃，空调机耗能递增3～6%。
3、阶段性热短路，可导致空调主机耗能增加10%。
一个回路送回球技术，把经冷凝器加温5℃的冷凝水由发球泵送到经冷却塔降温5℃的冷却进水中混合进入冷凝器，形成加热循环。根据热平衡方程计算，这种加热循环一次，冷却进水可升温约0.3℃，如果路程为10m，冷却水流速为2m/s,送回球清洗时间为60s，则冷凝器进水温度可上升3.6℃,此时空调主机的能耗可增加10%，这种现象为热短路。二个回路送回球系统没有热短路。
4、直管同心式分离器局部水阻是Y型分离技术的16～25倍！可导致冷却泵功耗增加16.5%。
一个回路送回球技术选用的直管同心式分离器结构见图3。进出水段与分离段是直管同心的。进水端检修口以后才是分离网，出水端分离网后的导流大小头和出球弯头也减小了过水截面积，分离网实际有效长度为L2，L2仅为过水段直管长度的1/2～1/3,可见锥型分离网较短，分离段与过水段同径或加大一号。
同规格的Y型分离器分离段与过水段偏转30°,分离网有效长度=分离段有效长度，分离段管径加大 2～3号，减小了局部流速。分离网有效过水面积是直管同心式分离网有效过水面积的2.5～4倍，Y型分离段截面积是直管同心分离器的1.3倍，加上直管同心式分离网导流大小头和弯头堵塞减小的过流面积，直管同心式分离器分离段的局部流速是Y型 分离器分离段局部流速的4～5倍。直管同心式分离器的局部水阻是Y型分离器局部水阻的16～25倍。
在某现场实物直管分离器进出水压差33Kpa,即3.3m压降，对于H=20m的冷却水循环系统，这种压降可导致冷却泵功耗增16.5%!
5、直管同心式分离网拆装难，增加了新的污垢堵塞，增加局部水阻耗能。
直管同心式分离网是很难拆装的。遇污垢堵塞时只能打开检修孔，伸手取出污堵物，而细小软质微粒污堵物是很难通过手直接抓干净的，部分将依旧附着分离网上，而分离网的堵塞清理是日常保养。所以国内外新技术大多是偏心可拆装分离器，以便分离网的拆装冲洗保养。减少污垢堵塞水阻。
- 某单回路“专利技术”发球机内部工艺海绵球不经多级泵叶轮，但由此产生三类9项重要缺陷！
这种单回路“专利技术”的发球机内部构造见图5。它由1）回球分离腔。2）多级泵叶轮总成。3）过水通道腔。4）送球腔。5）重力自垂板阀等部分组成。
6.1回球分离状态；水泵开，重力自垂阀关闭，球水进入回球分离腔，水过上端锥型滤网，球过不了滤网，在分离腔内顺涡流旋转留住。
6.2海绵球下落状态：水泵停，重力自垂板阀克服浮力下落打开，海绵球克服水浮力缓慢下落到送球腔。
6.3卡球状态：水泵开，重力自垂板阀在过水通道腔喷水孔水动能作用下克服水阻作关闭转动。当重力板阀未到达上止点前，水和球有2个分流方向，1）由发球机出水管流出进冷凝器，是工作需要的流向；2）由重力板阀和阀座之间流向回球分离腔，此处负压更大，流速更高，个别海绵球在重力板阀关闭时未进入回球分离腔内，被卡在重力板阀与阀座圈上，造成卡球同时重力板阀密闭不严，送球水被分流，送球流量流速削减，造成能耗浪费。
6.4部分留球状态：送球时重力自垂板阀已关闭严密，关闭板阀过程有部分球经分流回水关进回球分离腔，这部分被关进回球分离腔的球不能参与此次送球清洗，即不是全部海绵球都能参与每次清洗工作，海绵球利用率降低，清洗能效降低。
6.5送球状态：水泵开，重力自垂板阀在过道腔孔喷出的水束向上关闭完成，多级泵全部流量用于送球。
6.6单回路“专利技术”的内部构造特征，发球机有三个突扩、突缩、急转弯的局部水阻：
6.6.1回球分离腔2个突扩、突缩、1个急转90°产生的局部水阻。
6.6.2内外泵壳间过道腔2个突扩、突缩、2个急转90°产生的局部水阻。
6.6.3送球腔进出2个突扩、突缩产生的局部水阻。
6.7“专利”发球机内部增加了三个海绵球事故磨损环境和部位：
6.7.1回球分离腔内海绵球在突扩旋流作用下，与分离网、分离腔、重力自垂阀上部的撞击磨损。
6.7.2送球腔内海绵球在突扩旋流作用下与送球腔壁、底座、重力板阀下部的撞击磨损。
6.7.3海绵球在送球分流中被卡在板阀与阀座间，被卡扁、卡破的事故磨损。
6.8“专利”发球机产生了三个故障维修点，故障部位很难拆装维修！
6.8.1回球分离网因污堵要清洗取出污物。
6.8.2过道腔喷孔网因污堵要清理污物。
6.8.3重力自垂板阀长久停用时，阀轴生垢或生锈卡死，不能自如打开和关闭。板阀多次关闭撞击阀座，产生机械磨损或缺陷要修复、更换。
以上维修更换均需拆开内外泵壳，多个密封部位，修好重装要保证多点密封，各部件性能良好是很难做到的！
可见单回路的专利技术，存在三类9项缺陷，在运行中造成的困难可想而知。某厂商在介绍其专利新技术优点时，“该机特点是每天开机4～6次，每次数分钟，每次可连续送球洗刷冷凝器5～6个循环，这样才能保证清洗效果更好”。忘记了“专利技术”的构造是不能连续清刷2次的！只要发球泵不停，即使开泵100h，因其重力止回阀的止回作用，海绵球只能在回球分离腔内！只有停泵后，重力自垂阀下落打开，海绵球克服浮力下缓慢地下落（海绵球比重与水相近）到送球腔，此时送球腔冷却进水压力P1大于回球腔冷却出水压力P3，海绵球因自重下落需要较长时间。数分钟以后，当以上过程结束再开泵，重力自垂阀完全关闭，才具备送第二次球的条件。只有普通多级泵才具备连续循环洗刷多次的“好效果”吧？
- 黑匣子专利技术是一个回路的变形技术 。
7.1近年有一种OES冷凝器自动清洗专利技术：外形是一个铁皮封死的黑匣子，进出水管DN50各1条，分别接到分离器出球管和冷却进水管，分离器是直管同心式。
7.2黑匣子内主要组合设备及部件：①注球器（五通罐体）1个，②回球器（直管同心分离器）1个，③球体分离器（三通罐体）1个④电动三通阀2个，⑤水泵1台，⑥止回阀3个，⑦控制箱1个。
7.3工作流程是：
- 送球、一次回球路线：电动阀4上通，电动阀9下通，水泵5开
- 二次回球路线：电动阀4下通，电动阀9上通，水泵5开：
注球器1 电动阀9 水泵5
止回阀10 球体分离器3 电动阀4
7.4OES是一代三型与一代四型的混合系统，是一个回路的变形技术。与已被淘汰的一代三型对比：1.增加了热短路。2.增加了送回球泵功耗2.2～5.5kw。与一代四型比较：1.一个回路的5个缺陷全部继承。2.增加了“球体分离器”、“注球器”、2个三通电动阀、3个止回阀的局部水阻，理论上送回球泵功耗更大。3.增加了海绵球由薄板槽形分离网抗弯强度低，造成的漏失。4.增加了二次回球的功耗。
综上分析:
1、一个回路送回球技术的发球泵耗能是二个回路技术的4～7倍！
2、海绵球的事故磨损，是自然磨损球耗的12倍！
3、直管同心式分离器局部水阻是Y型分离技术的16～25倍！可导致冷却泵功耗增加16.5%。
4、阶段性热短路，可导致空调主机耗能增加10%。
5、直管同心式分离网拆装难，增加了新的污垢堵塞，增加局部水阻耗能。
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