999-大型制藥廠熱電冷三聯(lián)供工程設(shè)計研究

999-大型制藥廠熱電冷三聯(lián)供工程設(shè)計研究,大型,制藥廠,熱電,三聯(lián),工程設(shè)計,研究,鉆研 吸收式制冷簡介吸收循環(huán)是一個過程，制冷效果被通過使用兩種流體和一些熱量輸入產(chǎn)生, 而不是如同在更熟悉的蒸汽壓縮循環(huán)里的電輸入。蒸汽壓縮和吸收冷卻循環(huán)在較高的壓力經(jīng)過制冷劑的壓縮到一個低的壓力和余熱經(jīng)過制冷劑的蒸發(fā)完成熱的移動。 創(chuàng)造壓力差并且循環(huán)這種致冷劑的方法是在兩個循環(huán)之間的主要差別。蒸汽壓縮循環(huán)利用一臺機械壓縮機建立必要循環(huán)制冷的壓力差。 在吸收系統(tǒng)，一種二元溶液或者吸收質(zhì)用來循環(huán)制冷。 因為溫度需求為循環(huán)在中低溫?zé)崴秶鷥?nèi), 并且對于電能儲蓄有重要的潛能，吸收制冷好像是地?zé)岬膽?yīng)用的一種好前景。 吸收機器在兩個基本的構(gòu)造今天是市場上可買到的。對于應(yīng)用來說超過32°F( 主要是空氣調(diào)節(jié)) ,循環(huán)使用溴化鋰作為有吸收劑，水作為制冷劑。 對低于 32°F 的應(yīng)用來說，氨水/水循環(huán)使用氨作為制冷劑，水作為吸收劑。 溴化鋰/ 水循環(huán)機器圖 1 顯示一臺典型的溴化鋰/ 水機器(溴化鋰/ 水 )的圖解。 過程在兩個容器或者殼發(fā)生。 上面殼包含發(fā)生器和冷卻器； 下面的殼，包含吸收劑和蒸發(fā)器。 熱量供應(yīng)在含有溴化鋰/ 水溶液發(fā)生器中。 這一熱量引起致冷劑在這一容器水中沸騰溶液到蒸餾狀態(tài)。水蒸汽進入冷凝器部分在那里一個冷卻的介質(zhì)來把蒸汽冷凝到液態(tài)。水然后流動到蒸發(fā)器它經(jīng)過在筒上方含有流體被冷卻的區(qū)間。為了維持吸收器- 蒸發(fā)器殼的一個最低壓，水在一個非常低的溫度沸騰。這沸騰引起水從介質(zhì)中吸收熱被冷卻,因此,降低它的溫度。蒸發(fā)了水然后進入吸收器它被和在含水量中的非常低的溴化鋰/ 水溶液混合的區(qū)間之內(nèi)經(jīng)過。這濃溶液 ( 濃溴化鋰 / 水溶液 ) 容易吸收來自蒸發(fā)器區(qū)間的蒸汽形成稀溶液。這就是給循環(huán)取名吸收的原因。稀溶液然后被抽到發(fā)生機區(qū)間重復(fù)循環(huán)。如圖 1 中所示，有三種流體循環(huán)外面的連接中: a)發(fā)生器熱輸入量,b)冷卻水 , c)冷凝水 。由于每一個這些循環(huán)是一種特性機器額定下的溫度。因為單級單位, 這些溫度是 :0.12MPa 的蒸氣 (等效熱的水) 進入發(fā)生器， 85°F 的冷卻水，44°F 留下的冷凝水 (制冷和空調(diào)工程師學(xué)會, 1983)。在這些狀態(tài)之下,一個制冷系數(shù) (COP) 大約可能在 0.65 到 0.70 (制冷和空調(diào)工程師學(xué)會 ,1983)。制冷系數(shù)可能被想到如機器效率的一種指標。它可以由所需要的熱輸入量除于冷卻產(chǎn)量計算。舉例來說，在一個 0.70 的制冷系數(shù)操作一個 500 噸的吸收冷卻器會需要:(500 x 12,000 Btu/h)/0.70=8,571,429 Btu/h 熱輸入量。這熱輸入量相當于 0.12MPa 9,022 磅/小時的蒸氣，或者 1,008 gpm 240°F 水在 17°F D T.雙級機器能有效的提高機器的制冷系數(shù)。然而,溫度需求為這些進入發(fā)電量溫差范圍內(nèi)提供了很好的要求(350 °F)。結(jié)果，雙級機器會或許不被應(yīng)用到地?zé)釕?yīng)用。措施基于已經(jīng)被發(fā)展 (Christen,1977) 描述單級吸收機的措施反應(yīng)式,圖 2 顯示出在制冷系數(shù)和容量 (冷卻出量 ) 與熱水溫度輸入量的效應(yīng)。進入熱水小于 220 °F 的溫度實際上造成設(shè)備容量的減少。溫度造成設(shè)備容量減少的原因自然和輸入到吸收式循環(huán)中的熱量相關(guān)。在發(fā)生器中，熱輸入量在吸收劑/冷劑混合物中引起沸騰發(fā)生。 因為壓力在發(fā)生器中總是不變的,固定在沸騰溫度下。結(jié)果，那個進入熱水溫度的一個還原反應(yīng)引起在熱的流體和沸騰混合物之間的溫差一個還原反應(yīng)。 因為熱傳遞直接地因溫差而改變 ,由于進入熱水溫度在吸收致冷容量中有一個幾乎線性的減少。在過去幾年中，一個制造廠商已經(jīng)為在較低的進水口溫度增加措施修正小的容量單位 (2 到 10 噸) 。然而,在大量輸出中被修正機器的低溫不仍然有效, 會可以應(yīng)用在制度和工業(yè)型方案中。雖然制冷系數(shù)和容量也被其他的參數(shù)改變, 像冷凝器和冷凝水溫度和流度估計,發(fā)生器熱輸入量在生產(chǎn)中有最大的影響。這是特別地重要的考慮關(guān)于地?zé)釕?yīng)用。因為許多 240 °F 和高于此范圍的地?zé)豳Y源正在被調(diào)查因為使用有機的郎肯循環(huán) (ORC) 的發(fā)電量方案, 空氣調(diào)節(jié)應(yīng)用在這個溫度之下是有可能的。結(jié)果，在 180 到 230 °F 范圍中操作的冷卻器 (依照圖 2) 不得不在 400 和 20% 之間特大號中選擇。同傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比這會容易增加資本支出而且減少回報。資本支出的增加會從較大的冷卻塔成本出現(xiàn)，它起因于吸收設(shè)備的低制冷系數(shù)。單效設(shè)備的制冷系數(shù)大約是 0.7。在相同的狀態(tài)下面的蒸汽壓縮機器的制冷系數(shù)可能是 3.0 或更高。結(jié)果，為每個單位的制冷，一個蒸汽壓縮系統(tǒng)會必須在冷卻塔釋放 1.33 個熱量單位。對于一個吸收系統(tǒng)，在一個 0.7 的制冷系數(shù)， 2.43 個熱量單位一定在冷卻塔被釋放。這為吸收系統(tǒng)在冷卻塔和附件增加重要的成本。為了要維持發(fā)生器中的熱傳遞,唯一的溫差可能在熱水蒸氣中被忽略。這是事實的一個結(jié)果機器本來設(shè)計來作蒸氣的進量。熱傳遞從那個濃縮蒸汽是一個常數(shù)溫度過程。 結(jié)果,為了要有相等的效果，進入的熱水溫度會有高于飽和的溫度在以定格的狀態(tài)符合到進水口汽壓。這要考慮到熱水循環(huán)中的一些 T。在鍋爐中加倍了實施,這對工作費是小的影響。然而，因為 T 直接地影響流量率和抽泵能量,這是地?zé)釕?yīng)用的主要考慮。舉例來說,假如 0.54 的制冷系數(shù)和 15 個°F 溫差的地?zé)崃黧w， 250 個 ft 抽水頭和 65%冷凝效率,大約 0.20 千瓦/ t 泵壓力被需要。這相當與大約 0.50-0.60千瓦/ t 的一個大的離心機(只有壓縮機消費).小的溫差和高流動率在空氣調(diào)節(jié)應(yīng)用中關(guān)于吸收冷卻器使用估計指出另外的考慮。 承擔(dān)一個地?zé)嵯到y(tǒng)要設(shè)計一個新的建筑物的加熱和冷卻。因為供熱系統(tǒng)與冷卻器的在比較中可能被設(shè)計為了相當大的溫差, 吸收應(yīng)用的逐漸增加的成本會必須使用比較高花費和泵花費的需求。 一個第二應(yīng)用為空氣供暖需求設(shè)計而且使用一個較小的吸收機承擔(dān)基本負荷。在這一應(yīng)用，第二的電冷卻器會使用到達好的效果。 從另一方面來說，成本支出會是增加的。大的噸數(shù)設(shè)備成本圖 3 列舉了一些在空間凈化應(yīng)用中一般大的噸數(shù) (>100 個噸) 冷卻設(shè)備的成本。圖中顯示出的吸收冷卻器 (Abs。 chlr.),離心式冷水機 (Elec。 chlr.),冷凝器設(shè)備附件(冷卻塔，冷卻水抽水機和冷卻水砂眼)的成本為了吸收冷卻器附件 (Abs。 twr.)和離心式冷水機附件 (Elec。 twr.)。 如圖所示，吸收設(shè)計同電驅(qū)動冷卻器冷卻器相比它本身和它的冷凝器附件設(shè)備成本要高的多。 這些是最初的資本支出差別在一個地?zé)釋嵤┲胁坏貌还?jié)約。圖 3. 電動和吸收冷卻器和輔助設(shè)備的成本 .(Means,1996)小的噸數(shù)設(shè)備據(jù)目前我們所知,現(xiàn)在只有一家公司制造小的噸數(shù) (<20 噸) 溴化鋰制冷設(shè)備。 這公司位于日本,主要為太陽能應(yīng)用生產(chǎn)設(shè)備。 現(xiàn)在，可提供的單位在 1.3,2,3,5,7.5, 和 10 噸容量中。 這些單位可能被一起疊加提供達到 50 噸的容量。因為單位是水冷卻冷卻器,同傳統(tǒng)電蒸汽壓縮設(shè)備相比他們需要較多的機械設(shè)備為一個給定的容量。 除了吸收冷卻器它本身,還需要一個冷卻塔。 被安裝外部的冷卻塔需要和內(nèi)部的管子和循環(huán)泵相連。 因為吸收機生產(chǎn)已冷的水, 需要風(fēng)機盤管輸送冷卻水到空氣中。 絕緣管用來連接機器和盤管。 另外循環(huán)泵驅(qū)動冷卻水循環(huán)。 最后，熱水一定要供給到吸收機。 這需要第三蛇行管。圖 4 用來與傳統(tǒng)的電冷卻相比較評估小的吸收設(shè)備的經(jīng)濟效應(yīng) 。這個圖顯示出同傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)相比增加成本的使用吸收式設(shè)備所能節(jié)約的成本。明確的，圖顯示出多年來為五個不同的尺度單位下計算簡單回報的電成本。 在每個情況，吸收系統(tǒng) ( 在每年 2,000 個滿載小時) 每年的電節(jié)省費用同系統(tǒng)的逐漸增加資本支出成簡單的回報價值關(guān)系。在這里同常規(guī)的吸收式系統(tǒng)比較的系統(tǒng)是一個屋頂組裝機組。 這是最有效的不貴的傳統(tǒng)系統(tǒng)。 一個比較成熟的吸收制冷系統(tǒng) (VAV,4 管冷卻水等) 會產(chǎn)生較吸引人的回報。圖 4.小的吸收設(shè)備上的簡單回報與傳統(tǒng)的屋頂設(shè)備相較。圖是建立在充份的溫度地?zé)崃黧w的有效為基礎(chǔ)以額定容量允許之上的(190 °F 之上) 。 除此之外,除了管道之外, 地?zé)峋捅玫某杀臼遣挥每紤]的。只有制冷設(shè)備成本要考慮。 結(jié)果，圖 4 的回報價值只有在地?zé)豳Y源已經(jīng)被發(fā)展為一些其他的目的才是有效的 (空氣供暖和水產(chǎn)業(yè)) ，而且唯一的可選決定是在電和吸收冷卻的之間的選項。圖 4 也小的噸數(shù)吸收冷卻的經(jīng)濟效應(yīng)只有在 5 到 10 噸容量需求和超過 $0.10 千瓦/小時電力消耗才是是吸引人的。 圖 4 是建立在一個年度冷量需求2,000 個滿載小時之上的。 這在最地理的面積需求的上端上。 為了平衡其他年度冷量的需求,只是乘以圖 4 中實在的滿載小時的簡單回報系數(shù)再除以 2,000。吸收式制冷機的性能建立在額定狀態(tài)為了便于得到圖 4 。應(yīng)該指出的是,如同較大的機器，性能很重地依賴進入熱水溫度和進入的冷卻水溫度。 額定條件是建立在 190 °F 進熱水， 85 °F 進入冷卻水和 48 °F 排除已冷的水。三個回路的流動率是建立在 9°F 的溫差之上的。圖 4 舉例說明進入熱水溫度和進入冷卻水溫度對小的機器性能的影響。 在進入熱水溫度小于 180 °F 時，實際減少是必要的。 初步的評估， 85 °F 冷卻水曲線是必要的。商業(yè)制冷許多商業(yè)和工業(yè)的制冷應(yīng)用包括小于 32 °F 的方法溫度和多數(shù)是 0 ° F. 結(jié)果，溴化鋰/ 水循環(huán)不符合要求,因為水作為冷劑。結(jié)果,所需要的流體在這些溫度下是不會凝固的。這些應(yīng)用最通常類型的吸收循環(huán)是水/氨循環(huán)。 在這情況，水是吸收劑，氨是制冷劑。在商業(yè)制冷應(yīng)用中使用水/ 氨設(shè)備和地?zé)豳Y源為被許多其他的考慮如空氣調(diào)節(jié)應(yīng)用所影響。 圖 5 這些舉例說明這些中最重要的。 當冷凍溫度減少, 所需要熱水的溫度是增加的。 因為大多數(shù)商業(yè)和工業(yè)的制冷應(yīng)用在 32 °F 下發(fā)生, 所需的熱輸入量溫度一定至少在 230 ° F. 應(yīng)該記住所需的蒸發(fā)溫度是在過程處理溫度下面 10 到 15 °F。 舉例來說，一個 +20 °F 的冷庫將需要一個 5°F 蒸發(fā)溫度。研究表明最小需要的熱水溫度 275°F。 在這個溫度范圍內(nèi)沒有很多地?zé)豳Y源。 因為這個溫度范圍內(nèi)的地?zé)豳Y源,有可能小的發(fā)電站將形成競爭除非疊加使用。結(jié)論在結(jié)論中, 當考慮地?zé)?吸收冷卻空氣調(diào)節(jié)的應(yīng)用時候應(yīng)當評估下列幾個因數(shù)資源溫度實際的傳遞因數(shù)應(yīng)用到設(shè)備應(yīng)在溫度少于 220°F 時. 非常高的資源溫度的重要部份或雙級在低溫制冷中被應(yīng)用。吸收機熱水需求量與空氣供暖需求流量相較逐漸增加的井和泵成本應(yīng)該被考慮到吸收機。制冷容量需求比較大的機器有比較低的成本逐漸增加在每噸的花費上。由于加倍的能量轉(zhuǎn)移，這就造成一個積極的經(jīng)濟影響?？諝庹{(diào)節(jié)年制冷負荷，滿負荷運行或過程冷卻，載荷系數(shù)明顯地，設(shè)備的較高利用造成較快的花費。資源的抽泵動力往往在非常低的靜止水平或下降。抽泵動力可能接近 50% 的高效率電冷卻器消費。公用設(shè)備率由于很多的保護措施，高的公用設(shè)備率為消費和要求產(chǎn)生較好的系統(tǒng)經(jīng)濟性。