浅谈混凝土拌和系统的制冷设计

 

    (2)制冷工况的确定：

    蒸发温度和冷凝温度是确定运输工况的两个决定因素。蒸发温度T，是指制冷剂在蒸发器内沸腾时的温度，与蒸发压力是相对应的，它是根据被冷却物体或载冷剂的要求来确定的，并根据制冷工艺要求，通过技术经济分析综合考虑。

    冷凝温度Tk是指制冷剂在冷凝器中冷凝时的温度。与冷凝压力是相对应的，它的大小取决于冷却水或空气的温度，并与冷却水在冷凝器中的温度和冷凝器的型号有关，它是通过技术经济分析，综合考虑。蒸发温度、冷凝温度的计算公式如下：

    T_e=T_f-ΔT

    T_e—蒸发温度 ℃

    T_f—被冷却物或冷却介质与蒸发温度的差值  ℃。 

    T_c=（T_wi+T_we）/2+ΔT_l

    T_c—冷凝温度  ℃

    T_wc—冷凝器冷却水的出水温度,一般小于或等于35℃；

    ΔT_l—因选用立式冷凝器,冷凝器进出水温度差取2-4℃。

 

    (3)制冷剂的选择：

 

    制冷剂为氨，因为氨是广泛使用的一种制冷剂，它的优点是标准沸腾温度低，在冷凝器和蒸发器中压力适中，单位容积制冷量大、导数系数大、气化潜热大、节流损失小、能溶解水、有漏气现象时易被发现(有味)、价格低廉。

 

    (4)制冷压缩机的选择：

 

    我国使用的活塞式制冷压缩机现已大多被螺杆式制冷压缩机取代，因为螺杆式制冷压缩机有很多的优点：其结构紧凑、体积小、重量轻、没有气阀等易损件，运转可靠性高，维护管理简单。一般螺杆机均向工作腔喷油，因而使排气温度低，单级压缩比大，容积效率高，它有滑阀调节装置，可进行空载启动，以及无级冷量调节近20年来螺杆压缩机发展很快，机器品种增多，机组系统不断更新，冷量也向更小和更大的范围伸展，制冷系数、躁声等指标已接近或达到活塞制冷压缩机的水平。在中等冷量范围内的应用已取得了很大的倍誉。总之，它已发展成为制冷机的主要机型之一。

 

    2．1．3  氨系统设备选择的计算：

   

    (1)压缩机的选择：

    根据冷水系统的所需制冷量291kW(标准工况)，选用螺杆式制冷压缩机，型号为KAl6C(烟台冷冻厂)，制冷量为379．1kW，在设计工况下的制冷量为430kW(按照厂家说明书的蒸发温度与制冷量、轴功率的关系曲线中查到)。

 

    (2)冷凝器的选择：

   

    冷凝器选择是按照其传热面积决定的，传热面积主要取决于担负的热负荷。同时，也与冷凝器的传热系数和冷凝温度有关。

   

    冷凝器热负荷计算：

    Qc＝Q十860Ni

    Qc一冷凝器热负荷  kW；

    Q一制冷机在工况下的制冷量  kW；

    Ni一制冷机在设计工况下的指示功率W。

 

    冷凝器传热面积的计算：

    F= Qc/q

    F一冷凝器的传热面积  m²；

    q一冷凝器的单位热负荷  kW/m²；

    最后冷凝器采用LN一310；传热面积为308m²。

    冷凝器所需的冷却水量：

    Gw＝Qc/1000(To-Ti)

    Gw一冷凝器所需的冷却水量  t/h；

    Qc--冷凝器热负荷  kW；

    Ti、To--冷却水进、出冷凝器的温度；

    C一冷却水比热  kT/(kg,℃)。

   

    (3)蒸发器的选择计算：

    蒸发器的选择是按其传热面积决定的。

    F=Qe /q=Qe /kT

    F一蒸发器的传热面积  m²；

    Qe一蒸发器的热负荷  kW；

    k一蒸发器的散热系统数kW／(m²，℃)

    q一蒸发器的单位热负荷kW／(m²，℃)；

    Ta一蒸发温度与蒸发器外载冷剂温度的平均温差℃。

 

    冷冻水产量计算：

    Gw=Qe/1000(To-ti)C

    蒸发器采用LzA一240，传热面积为240m²

 

    (4)氨储液器的选择计算：

    氨储液器的选择主要是其容积决定的。

    V＝GVc/ 2

    V一储液器容积  m³；

    Vc一冷凝温度下液体制冷剂的比容  m³／kg；

    G一制冷剂循环总量  kg／h；

    p一液体充满系数，一般取0．7—0．8；

    氨储液器采用WCA一3300，其容积为3．3m³。

 

    (5)集油器、空气分离器与紧急泄氨器，在配套设计中，集油器和空气分离器的选择一般不进行计算，而是根据经验选用。

 

    2．2  冷风、片冰氨系统的工艺设计

 

    冷风、片冰氨系统的工艺均采用氨泵供液方法，此氨泵供液系统就是借助于液体输送设备—氨泵的机械力，完成向冷分配设备输送低压低温冷剂液体任务的制冷系统，在氨泵供液制冷系统中，高压制冷剂液体被节流后进入低压缩循还储液器，再用氨泵送往蒸发器(冷风机或片冰机)。从蒸发器出来的气液两相流体，先进入低压循还储液器进行气液分离，接近干饱和状态的制冷剂蒸汽被压缩机收回，分离出来的制冷剂重新被泵送往蒸发器参加循环，此种供液方法可使片冰机产量稳定，供液均匀可靠，提高效率。

 

    片冰系统是由片冰楼、输水胶带机、小冰库、配冰螺旋机、称冰斗等组成。

   

    片冰楼由水电十三局安装施工。分为2个冰楼，都可相交送往2个拌和楼。片冰楼高11m，分3层布置，一楼为片冰的输送系统，二楼为冰库，三楼为片冰机。2个冰库分别设有1台冷风机，型号为IJ一200，蒸发面积为198m²，使用制冷剂为氨，总耗冷量为2×134．8kW(标准工况)，总风量为19980m³／h；选用l台ABLGlooZ螺杆氨泵机组，制冷量为279．1kW。片冰机选用普陀制冷设备厂生产的PBl一2×llO型立式片冰机，共8台，采用单配单工艺，每台片冰机的生产能力为30t／d，片冰厚1．5—2．0mm，出冰温度为一8℃一一ll℃，耗冷量225．8kW，要求进水温度5—8℃，所配的制冷机为武汉冷冻机厂生产的ABLGlooZ螺杆氨泵机组，每台标准工况的制冷量为279．1kW。

 

    对粗骨料进行预冷的冷暖风机共6台，型号为KLZ一12—56—3．5，换热面积564m²。氨蒸发温度一l0℃，风量3．5—5．1万m²／min，风的温度为0℃，选择l台JZB—KAl2．5一12螺杆泵机组配2台冷暖风机，共3台,每台机组制冷量为131．4kW。

 

    对粗骨料预冷、加冰、冷水拌和混凝土是有效的温控措施。由于冷风系统的3台JzB KAl2*5一12螺杆氨泵机组是龙羊峡的旧备，存在的问题比较多，所缺的设备附件比较多，到现在仍没有运行。目前运行的情况是只加冰、加冷水拌和混凝土。

 

    螺杆氨泵机组的低压氨液分别用氨泵送至Z楼上的片冰机，片冰机制冰的水由制冷厂生产2—4℃的冷水，制成的片冰直接依靠重力送入冰库，通过平板刮冰机进入输冰胶带机送入拌和楼内的小冰库。小冰库的容积2．5m3，再经配冰螺旋输送机到冰称量斗，称量后进入集中1料斗。小冰库和配料冰螺旋机外部贴装保温层。

 

    由制冷厂生产出来的2—4℃的冷水，通过水泵房内的水泵进入拌和楼内的一个3m³水罐。在进水口装有浮球阀来控制水位。经过出水口进入水称量，称量后进入集中料斗。

 

    通过对拌和混凝土的加冰、加水采降低混凝土的出机温度，而混凝土的出机温度与砂、石子、水泥、水的温度有关，从当年6—8月测得各材料的温度为：水泥29．1℃、砂20．5℃、石子29．3℃，根据加冰量的调整和拌和冷水的温度来满足出机温度的要求。

 

    其计算公式如下；

    TO=7n一2TiGiCi一807zGc十Q

    TO一混凝土出机口的计算温度  ℃；

    Ti一组成混凝土中第i类材料的平均进料温度

    Gi—每立方米混凝土中第I类材料的重量kg；

    Ci一第i类材料的比热  kJ(kg·℃)；

    Gc一每立方米混凝土的加冰量  kg

    9一冰的冷量利用率，以小数计；

    Q一每立方米混凝土拌和时产生的机械热  k工；

    80一冰的融化潜热kJ／kg。

 

    由于测试工作未能全面开展，夏季3个月混凝土出机温度资料不全，无法从这3个月经加冰、加冷水拌和后的出机温度来讨论它相对自然出机温度的综合降温效果。通过夏季加冰、加冷水拌和混凝土实测的混凝土出机温度，可以看出，采取人工降温措施后的出机温度并没有达到所要求的出机温度，主要原因如下：

   

    （1）对粗骨料吹冷风没有使用，使得粗骨料温度较高。

   

    （2）制冷厂生产的冷水虽然达到2—4℃。但由于去水泵房的冷水管在施工中没有保温、拌和楼上的水罐及管路都没有保温，造成冷水的温度在拌和混凝土时外高，使得混凝土的出机温度降不下来。

 

    采用对粗骨料吹冷风，将粗骨料温度降低约6℃左右并加2℃的冷水及一8℃的片冰是能保证夏季混凝土出机温度的要求。

   

    从混凝土拌和系统的制冷厂设计、施工到部分投入运行以来，在各级领导、技术人员和厂队工人的共同努力下，取得了—点成绩，同时也发现了一些问题。从设备配备到施工运行管理以及测试都有不足之处，需加以改进。相信随着制冷技术的迅速发展和工程实践经验的不断丰富，混凝土拌和制冷系统将会进一步完善。