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避免冷水机错误

菲利普·尼克森(英语:Philip Nickerson)

研究系统选择,衡量绩效

 冷水机
这种用于水产养殖的高效风冷水冷却器的性能系数超过3.5。

我第一次接触制冷是在夏季工作期间在Scotian Halibut的陆基海洋再循环站点进行的。该场地的开发历时四到五年。在我5月开始工作之前,鱼刚刚被放入最终的水箱中。

随着环境温度开始攀升超过生产大比目鱼的舒适区,人们急于在循环系统上安装冷却器。将近六位数后,两台30马力的制冷压缩机启动并运行。即使在所有冷水机运行时观看水电费三倍的情况下,也没有人想到检查冷水机的效率。

快进六年了。制冷承包商退休了。孵化场中的冷水机已经接近10年了,压缩机定期出现故障。冷水机组的维护成本迅速上升。但是,两个冷却器上的制冷系统无故障,而且使用寿命也很长。我开始钻研冰箱怀疑冷水机在设计上存在缺陷。

衡量绩效

当我最终决定测量冷却器性能时,这个数字并不理想。性能系数(COP)平均为1.6。然后,一个新的专门从头建造冷水机组的制冷承包商出现了。承包商甚至没有看到设备,就告诉我这个问题。

当时,该公司运行着60马力的压缩机。承包商停止使用一半的压缩机,并将其余的30 hp的功率连接到所有冷却桶上。性能提高一倍或更高,达到平均3.5。制冷能力保持不变,但由于制冷而产生的电费减少了一半。

性能系数

性能系数是效率测量的一种形式,可以将完成的工作与能量输入进行比较。显然,效率不可能超过100%。但是在制冷中,目的不是利用输入的电能来产生能量。完成的工作是将能量从一个点转移到另一个点。

在制冷中,传递的能量应大于能量输入。在冷藏应用中,大多数水产养殖应用中的COP必须达到3.5至4.5。如果加热,COP应高于4.0。最近,新的热泵的COP超过5.0。

测量COP的一般公式为:

但是,要获得精确的COP测量值,需要大量设备。在COP公式中,流体密度,流速,进出冷却器筒的温度,压缩机电压和安培数以及压缩机当前工作点的功率因数都是变量。幸运的是,有一个一般的经验法则可以快速评估冷却器性能:

压缩机马力是以千瓦为单位的电能消耗,流量是以L / min为单位的水流量,T.D。是流出的水温减去以摄氏度为单位的水温。

举例来说,假设您通过公式计算流量和T.D.,得出的功率为5 kW。如果您的压缩机额定功率为5 kW,则您将拥有一个有效的冷水机组,COP为4.5。如果压缩机的额定功率超过5 kW,则COP较低。如果您的COP低于3.5,则几乎可以肯定,您向电力公司支付的资金超出了必要。

那么我们的系统出了什么问题?我们在玩一些常见的错误。从那以后,我发现影响水产养殖设施冷水机性能的最常见因素是水流量不足,热量回收不足(如果是系统的一部分),压缩机不适当以及压缩机,冷凝器,蒸发器和热力膨胀阀之间的不平衡。

水流量不足

通过冷却桶的水流量会对性能产生重大影响。制造冷水机筒时,它是为特定的流量而设计的。与其他水产养殖设备一样,该流量并非最大流量。保持冷水机筒的最低流量等级很重要。

传热高度依赖于表面积。通过冷却器筒的缓慢流速导致在传热表面上建立边界条件,从而有效地减小了可用的传热面积,从而减小了冷却器筒的容量。

找出您的冷藏桶的最小流量并进行维护。理想情况下,冷水机筒应以环形配置垂直放置,以保持流量,而不是与其他设备串联。在流量可变的系统中串联使用冷却桶时,很可能会导致效率低下,并可能导致设备故障。为了获得最佳的COP和设备寿命,请遵守制造商建议的流速范围。

 热泵
这种定制的水源热泵的COP大于4.5。

热量回收不足

热交换器通常用于回收离开孵化场或其他陆上场所的热量。当作为供暖系统的一部分时,热交换器通常负责进水的大部分加热或冷却。

例如,今年夏天在斯科比安大比目鱼,进水温度高达18摄氏度。对于一个亲鱼池,必须将水以40升/分钟的速度保持在5摄氏度。在热量回收良好的情况下,热交换器能够将进水从18度冷却到8度。冷却器将剩下的3度照管。

如果没有适当的热量回收,那么冷水机组的负荷将超过原来的四倍!这意味着冷却器的体积必须是原来的四倍,而这一动作的电气使用量将是原来的四倍。但是,另一个问题是,看到18摄氏度水的冷水机的工作点不同于看到8摄氏度水的冷水机的工作点。吸入压力,过热和热力膨胀阀或其他计量装置的设置会有所不同。

为了达到目的,一台冷水机在某一点上产生最高的效率。偏离这一点会对制冷机COP产生非常重要的影响。

压缩机不正确

通常,制冷应用分为低温,中温或高温。大多数冰柜设计用于低温运行,大多数冰箱和冷却器在中等温度下工作,大多数空调被认为是高温设备。压缩机和制冷剂是为特定类别设计的。

水产养殖面临的一项挑战是确定哪种类别 由于环境温度的季节性变化,某些应用可能会弥合从低温到中等或中等到高温的差距。

制造商提供的性能表显示了其压缩机在不同工作点的效率以及压缩机可以和不能工作的位置。您的制冷承包商应该能够向您展示这些内容,并知道您的工作要点。使用该图表,您可以在购买之前确定COP,因为系统的其余部分在您的工作点已与压缩机正确匹配。

系统失衡

系统不平衡是Scotian如此低的COP和高昂的维护成本的主要原因。蒸发器仅能达到压缩机容量的40%。将一个10吨的压缩机和冷凝器定制安装到带有两个2吨热力膨胀阀的蒸发器上,总容量为4吨。

由于半封闭式压缩机被来自蒸发器的制冷剂冷却,因此出现的症状是压缩机过热而失败。诚然,解决这个问题需要一个知识渊博的制冷承包商。但是,确定系统是否平衡应该与阅读压缩机,冷凝器,蒸发器和热力膨胀阀上的铭牌一样容易。

观点

水产养殖中的制冷系统应具有10至20年的寿命,而不会造成灾难性故障。视环境而定,维护应主要涉及表面项目,例如每年检查电气组件是否存在水分和/或盐分,或对设备进行喷漆。如果不是这种情况,现在便宜的方法就是找到合适的帮助。制冷设备由非常昂贵的材料组成,这些材料似乎只会涨价-钛,铜,制冷剂等。

如果您有兴趣减少电费,请花点时间测量COP。如果使用制冷设备进行大量加热或冷却,则可能会节省很多钱。

(编辑’注意:本文最初发表于2011年11月/ 12月的 全球水产养殖倡导者