翅片管式换热器除霜方式探讨_张杰

DOI:10.13719/http://wendang.chazidian.com14-1279/tu.2010.02.008

第36卷第2期36No.2西建筑　　　　　　　　　　　　　Vol.　　　　　　　　　　　　　　　　　山2010年1月Jan.　2010SHANXI　ARCHITECTURE

·183·

·水·暖·电·气·

文章编号:1009-6825(2010)02-0183-03

翅片管式换热器除霜方式探讨

张　杰　王厚华

摘　要:分析了结霜对制冷换热的影响,对各种不同的除霜方式进行了比较,利用吸风式风洞制冷实验台,进行了新型三

对称大直径圆孔翅片管式蒸发器的结霜实验,分析了采用电热除霜的合理性,并探讨了电热除霜方式存在的问题,提出了改进措施,分析了其节能前景。关键词:人工除霜,电热除霜,除霜效率中图分类号:TU831.3

　　在蒸发器表面温度低于0℃时,蒸发器表面就会出现结霜现象,霜的形成会对蒸发器的换热性能和空气侧压降产生较大的影

响。就蒸发器的换热性能而言,霜的影响作用主要体现在几个方面:1)霜的热导率比蒸发器金属材料的热导率小几个数量级,霜在蒸发器表面沉积将会增加热阻;2)蒸发器表面结霜后,内部空气流道截面积缩小,阻力增大从而使得流量减小;3)结霜初期,间断的霜粒使换热表面变得粗糙,换热性能有所改善,但当霜粒形究的强化后再生骨料的性能,分别采用不同的浆液对再生骨料进行浸泡后配制混凝土试块进行试验比较,配制强度等级C30。试验测得的立方体抗压强度结果见表3。

表3　再生骨料混凝土的立方体抗压强度

骨料强化类型纯水泥浆水泥外掺Kim粉水泥外掺粉煤灰

未强化

28d抗压强度

31.02

39.428.931.5

60d抗压强度

37.5

41.138.536.3

文献标识码:A

成霜层后,就会影响换热效果;4)霜的积聚会部分填充翅片和管子之间的空隙,从而减小翅片和管子的接触热阻。从上可以看

出,霜对蒸发器换热既存在正面影响也存在反面影响,是一个复杂的综合效应作用下的动态过程。

总结相关研究结果可以得到如下结论:1)在结霜初期传热系数逐渐增大,这可归结为霜开始形成时表面粗糙度增大,使传热面积增大,同时气流扰动增强。2)随着霜层逐渐增厚,热阻随之增法进行经济效益分析和生命周期评价。

参考文献:

[1]　侯景鹏,史　巍,宋玉普.再生混凝土技术的研究开发与应用推广[J].建筑技术,2002,33(1):15-17.[2]　徐亦冬,周士琼.再生混凝土骨料试验研究[J].建筑材料学报,2004(4):447-450.

[3]　ShimaH,TateyashikiH,Nakato,T,etal.NewTechnologyfor

RecovingHighQualityAggregatefromDemolishedConcrete

[J].Proceedingsof5thInternationalSymposiuⅢonEastAsiaRecyclingTechnology,1999(5):106-109.[4]　ShimaH,TateyashikiH,NakatoT,etal.NewTechnologyfor

RecovingHighQualityAggregatefromDemolishedConcrete

[J].ProceedingsofInternationalSymposiumonRecycledCon-crete,Niigata,Japan,2000(6):11-12.[5]　杜　婷,李惠强.再生骨料回收的技术工艺探讨[A].云南大学学报绿色建材专辑[C].2002.[6]　范小平,徐银芳.再生集料的强化试验[J].上海建材,2005(4):22-23.

[7]　杜　婷,李惠强,吴贤国.混凝土再生骨料强化试验研究

[J].新型建筑材料,2000(3):6-8.[8]　程海丽,王彩彦.水玻璃对混凝土再生骨料的强化试验研究[J].新型建筑材料,2004(12):31.

MPa

　　表3表明:掺入外掺料后再生混凝土的后期强度都有一定程

度的提高,但经水泥外掺Kim粉浆液强化后的再生骨料配制的混凝土的抗压强度较其他方式强化以及未强化再生骨料混凝土有明显提高。主要是因为Kim粉是一种高效抗渗防水剂,其水泥的混合浆液能渗入再生骨料的内部,充分充填再生骨料的孔隙,起到防水抗渗和强化骨料的作用。

2　结语

1)强化后的再生骨料其物理力学性能都有一定程度的改善和提高,为以后再生骨料的增强技术提供了一定的理论依据和参考。2)由于化学方法的特殊性。因此,对化学浆液在再生混凝土使用中,还需进行后期性能的各项指标分析。3)再生混凝土能够应用于承重构件才能充分发挥其存在的意义。4)在再生骨料应用上,可以考虑使用部分或全部的强化的再生骨料,但由于有些强化的方式对资源的消耗量较大,因此,还需对再生骨料强化方

Thedynamicofrecycledaggregateconcreteenhancement-technologyresearch

XUYuan

Abstract:Forthelowstrengthofrecycledconcreteissues,throughsomemeasuressuchasstrengtheningandpre-departuretoexplorethecur-rentenhancementtechnologyandmethodsofrecycledconcrete,mentioningseveralkeytechnicalissuesforfurtherresearchofrecycledaggre-gateenhancementinapplication,soastoimproveresearchandapplicationofconcrete.Keywords:recycledconcrete,aggregateenhancement,measure

收稿日期:2009-09-14

作者简介:张　杰(1985-),男,重庆大学城市建设与环境工程学院硕士研究生,重庆　400045

王厚华(1952-),男,副教授,重庆大学城市建设与环境工程学院,重庆　400045

·184·第36卷第2期　　　　　　　　　　山2010年1月西建筑　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　大,传热系数减小。3)传热系数受相对湿度影响较大,相对湿度

高,则传热系数大。当霜层增厚时,传热系数减小。的外部加热,而热气融霜可以从霜层内部加热,霜容易从冷却表面脱落,所以实际上融霜的热量比理论值小得多。同时,霜层融

化由内到外,在融霜初期没有水蒸气向蒸发器外逸出。只有当霜

融化脱落后,肋管上的热才向外辐射,但此时除霜阶段也趋于结

束,因此与库内及周围围护结构的换热量少,其除霜效率比较高,

热气除霜操作复杂,只适用于制冷剂直接蒸发系统。1　常用除霜方法1)人工除霜。操作人员手拿清除工具直接在蒸发器的表面上去除凝霜的方法称人工除霜,一般适用于大型冷藏库。人工除霜的特点是落霜不融化,在除霜过程中蒸发器也可照样正常工

作,基本不影响库房温度的恒定,所以最适合于冻结物冷藏间的

排管除霜。但融霜时人员要进入库内操作,工作条件较差,且要

增加人员发热耗冷量和人工费用。

2)水冲霜。将喷水管装于蒸发器的上方,除霜时通过喷水管

向霜层表面均匀喷射带有一定压力的水,这种除箱方法称为水冲

霜。水冲霜方法只能用于冷风机的除霜,一般和热气融霜结合应

用,单独使用时只适合于冷风机结霜速度慢、霜层比较薄的情况,

水冲霜的优点是除霜操作简单且易于实现自动控制,缺点是电耗

水耗较大,除霜成本较高。

3)热气融霜。由于目前多数食品冷库用氨制冷系统,所以热

气融霜又称热氨融霜。该方法是把蒸发器作为冷凝器使用,利用

四通阀实现转化。融霜前必须排除蒸发器里原有的低温制冷剂

液体,因此热氨融霜的制冷系统需要设置排液设施来承接融霜前

蒸发器内的残液和融霜过程中热气凝成的液体。

4)电热融霜。电热除霜是用电加热提供化霜热,多用在翅片

管式冷风机上,适合于小型制冷装置或单个库房。电热元件附在

翅片上,为了防止融化后的霜水在排出库房之前再次结冰,还必

须在接水盘和排水管上系绕带状加热器,融化后的霜水应及时排

到库外。电热除霜具有系统简单、除霜完全、实现控制简单的优

点,在小型装置上广泛采用。主要缺点是耗能,单纯用电热来融

化霜层的除霜方法是所有方法中能耗代价最高的。在大中型冷

库的制冷系统中一般很少使用纯热电融霜的方法。

5)压缩空气除霜。连续冻结式食品速冻装置在工作期间的

中途除霜(一般用热气融霜+水冲霜)会严重影响装置的生产能

力,浪费生产资料和提高生产成本(因为除霜期间生产工人要原

地待命)。无霜式速冻装置的问世解决了“中途除霜”的各种弊

端。这种速冻装置采用压缩空气巡回式喷射蒸发器表面,随时清

除蒸发器表面的微小凝霜,使蒸发器表面始终保持“无霜”的状

态。这是一种针对特殊生产工艺的除霜方法,它的优势在于保证

制冷系统的连续工作,从而提高装置的日产量。但由于需要压缩

空气,融霜过程也是比较耗电的,另外装置的价格昂贵也是一大

缺点。2.3　霜的融化热Q1Q1=Gf×[Cpf(tf-0)+rf]。其中,Gf为欲被融化的霜层重量,kg,可根据蒸发器的外表面积、霜层厚度和霜层的平均密度计算得到;Cpf为霜层的平均比热;tf为霜层的平均温度,根据情况在蒸发温度和冷库温度之间取值;rf为霜的融化热。3　新型三对称大直径圆孔翅片管式蒸发器的结霜实验3.1　新型翅片的节能情况经过反复实验的比较,三对称圆孔翅片的强化传热效果最好,主要表现在:1)与平翅片相比较,制冷量最大提高了16.87%,平均提高了9.1%。2)翅片表面传热系数与矩形平翅片相比,最大提高了80.15%,最小提高了49.66%,平均提高了64.29%。3)能效比COP值最大提高30.16%,最小提高14.95%,平均提高22.93%。3.2　实验目的通过结霜实验,掌握新型翅片管式换热器的结霜特征。针对其特征对电热除霜方式进行改进。即研究电热除霜管的布置方式及其布置位置,提出高效的除霜方法,这种方法既要节省电能,又要有利于换热。3.3　新型翅片管式换热器结霜情况实验中,三对称圆孔翅片管式蒸发器的结霜一开始是沿基管的表面向管的径向方向增厚,同时基管表面的结霜量明显厚于翅片表面,原因如下:制冷剂是下进上出的,下部基管与节流阀相连接,从节流阀流出的氟利昂含气量较低,制冷能力更强;再则由于重力的作用,凝结水从翅片的顶部往下流,汇集到底部上。压缩机运行3h后,翅片管上的结霜量明显增大,基管中间部分的空气流道有明显的堵塞现象,这部分翅片表面积满了霜,基管上的霜已相互连在一起。另外翅片管表面霜层分布非常不规则。压缩机运行5.5h后停止时,整个气流通道2/3面积积满了霜,换热效果已严重恶化,同时蒸发器的阻力也很大,必须进行除霜。这时,蒸发器底部的翅片管表面的结霜量明显比其他地方

厚,而且越靠近铜管翅片上的霜层越厚。另外由于圆孔对气流的

扰动,翅片管中心部位翅片的积霜量也明显增多。整个翅片管的

中心和底部部位已被霜层堵塞。2　除霜能耗2.1　蒸发器除霜时输入的总热量

Q=Q1+Q2+Q3+Q4。

其中,Q1为霜层溶解成0℃的水所需的热量;Q2为蒸发器、

水盘、金属框架升温的加热量;Q3为蒸发器盘管内残存制冷剂工

质的吸热量;Q4为对周围环境的加热量。

从达到良好的除霜效果和节能的角度考虑,除了Q1是必要

的,Q2,Q3,Q4的值应越小越好。因为当库房投入正常运行时,

这部分的热量必须要消耗制冷量来抵消,这将付出不必要的能

耗。为了降低这部分附加能耗,可以采取一系列相应的措施。4　结语实验中,制冷换热器由三排翅片管组成。运行结束后,第一排翅片已结满了霜;第二排翅片结了很少量的霜;第三排翅片未结霜。针对这一结霜特征,电热除霜管只布置在第一排翅片上,而第二、三排翅片因只结了很少量的霜或不结霜而不用布置除霜管。在布置除霜管时,可以采用特定的布置方式,使得除霜管在起到除霜作用的同时还能强化换热效果,进一步提高制冷系统能效比。由于除霜管是针对了制冷换热器的结霜特征进行布置的,

只在第一排翅片布置即可节约全部布置2/3的电能。在接下来

的试验中,我们将对换热器的结霜规律进行进一步总结,根据结

霜的规律提出具体的电热除霜管布置方式。结合结霜和除霜特

征,找出最佳除霜点,进行合理配置,从而提高电热除霜的效率。2.2　除霜效率η除霜效率η为霜层融化成0℃的水所需热量Q1与除霜时所需的总热量Q的比值,即:η=Q1×100%。电热融霜是由盘管Q

第36卷第2期36No.2西建筑　　　　　　　　　　　　　Vol.　　　　　　　　　　　　　　　　　山2010年1月Jan.　2010SHANXI　ARCHITECTURE文章编号:1009-6825(2010)02-0185-02

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LED照明在地铁节能工作中的应用

杨思甜

摘　要:介绍了LED是21世纪最具发展前景的高技术照明领域,具有环保、节能、寿命长、光效高、无辐射、热度较低等优点,结合地铁南京站公共区照明改造,通过对实施效果的对比和分析,探讨了LED照明在地铁照明节能应用方面发展的前景。关键词:LED,照明,节能中图分类号:TU113.665

　　地铁照明系统包含工作照明、节电照明、事故照明、广告照明、安全照明和车站导向标示照明,车站站台、站厅工作照明约占

公共区域照明的2/3,在运营结束过后可以关闭;节电照明是为节电而设置的照明,约占公共区域照明的1/3,用于设备及管理用房的节电照明、事故照明一般不停电。南京地铁一号线全长21.72km,设有11个地下站和5个高架站,每天运行17h。其照明种类分为工作照明、节电照明、事故照明、广告照明和安全照明,全线16个车站共有嵌入式荧光灯20939套、筒灯4981套、吸顶白炽灯1144套,照明总功率约1600kW,每天车站的照明用电量约27600kWh,占车站动力用电的35%左右。

为了深化节能减排、创建节能型企业和响应国家节能环保的政策要求,南京地铁于2008年立项研究LED照明技术在地铁车站照明应用的前景,经过多方调查论证,决定在地铁南京站南站厅进行改造试验,将现有的232套荧光灯更换为LED。

文献标识码:A

发光,不同的半导体晶体会发不同颜色的光。

LED最主要的优点是:环保、节能、寿命长、光效高、无辐射。

LED的工作状态和散热设计不仅直接关系到LED实际发光效率,也关系到实际使用寿命。LED是个光电器件,其工作过程中只有15%～25%的电能转换成光能,其余的电能几乎都转换成热能,使LED的温度升高。其次光衰也是影响LED发光效率的因素,光衰即光在传输中的讯号减弱。

为此,首先选择了国际知名厂家科瑞的LED芯片作为光源,因为其生产制造过程及质量检验有较好的保障。第二是采用稳定可靠的散热设计,在每个LED芯片的热沉上加装了20cm的散热片,散热片与LED之间用质量较好的导热胶固定好,并尽量考虑能让它接触到流动的空气,以便能够快速、可靠地降低LED的pn结点温度,延长工作寿命;pn结点温度越低,LED的流明维持率就越高,从而保障LED工作5万h后流明维持率还能优于70%。同时对反光杯、反光罩进行精确配光设计,充分利用灯具光线的相互补充以及地面、墙壁的反射,使光线更为柔和。另外每个灯具设4组驱动,每个驱动负责5个光源,使驱动、光源的安装与更换更为便捷,提高后期现场使用维护的快捷性与安全性。采用的LED产品技术指标:灯具选型:GFD5062嵌入式荧光灯(LED);灯具尺寸:1200mm×300mm;工作电压:AC/DC170V/50Hz～265V/50Hz;功率因素:0.98;显色指数:>80;色温:[6]　阚　杰,郝　亮,李　涛,等.间接制冷系统中除霜、能耗及温室效应的比较[J].制冷与空调,2005,3(5):34-36.[7]　苏　生.制冷装置除霜研究[D].上海:同济大学硕士学位论文,2001.[8]　杨自强.冷风机结霜特性的试验研究[J].哈尔滨建筑大学学报,1997(1):19-22.[9]　童军茂.冷风机自动除霜控制方法分析[J].制冷技术,1994(4):36-39.[10]　朱瑞棋.制冷装置自动化[M].西安:西安交通大学出版

社,1995.

2

1　LED照明的应用

LED是英文LightEmittingDiode(发光二极管)的缩写,是一

种新型的用微弱电能就能发光的高效固体光源。LED发光原理利用二极管内电子与空隙结合过程中能量转换产生光的输出。LED最重要的组成部分是半导体晶体,其基本结构是一块电致发光的半导体晶体,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用。如果有电流通过,晶体就会参考文献:

[1]　王厚华,高建卫,彭宣伟.圆孔翅片积霜工况下的制冷性能

实验[J].重庆大学学报,2007,30(5):69-71.[2]　方赵嵩.圆孔翅片管式制冷换热器的节能性能研究[D].重庆:重庆大学硕士论文,2008.[3]　许东晟,陈汝东.除霜和除霜控制研究[J].流体机械,2006(6):22-24.[4]　庄友明.冷库除霜方法及除霜能耗分析比较[A].第七届海峡两岸制冷空调技术交流会[C].2000.[5]　庄友明.制冷装置设计[M].厦门:厦门大学出版社,1999.

Discussionondefrostformoffinnedtubeexchanger

ZHANGJie　WANGHou-hua

Abstract:Thefrostinfluencesonrefrigerationandheatexchangeswereanalyzed,variousdefrostformswerecompared.Withsuctionwindholerefrigerationexperimentalbench,thenewthreesymmetriclargediametercircularholefinnedpipeboilerfrostingtestwascarriedout,therationalityofadoptingelectricheatingdefrostwasanalyzed.Theproblemsexistinginelectricheatdefrostwerediscussed,theimprovedmea-sureswereproposedanditsenergysavingprospectwasanalyzed.Keywords:artificialdefrosting,electricheatdefrosting,defrostingefficiency

收稿日期:2009-09-09

作者简介:杨思甜(1971-),男,工程师,南京地铁运营分公司,江苏南京　210012