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1、关于空气冷却器电加热融霜的讨论朱树武魏立志钱江璐(大连冷冻机股份有限公司)摘 要 对空气冷却器电加热融霜的融霜功率 、 融霜过程 、 应用场合及电加热融霜管的排布作一简述及讨论 。关键词 空冷器 电加热融霜 功率THE D ISCUSSIO N OF EL ECTRICITY D EFROSTING O N AIRCOOL ERZHU Shuw uQ IAN J iangluW E I Lizhi(Dalian Ref rigeratio n Co . , L t d. )ABSTRACTThis article expatiate t he elect ricit y def ro stin
2、g o n aircooler .KEY WO RDSSystem Co nt rolElect ricit y Def ro stingFro st Q uantit yDef ro sting PowerCo nt rol ProcessElect ricit y Def ro sting element1 前言冷藏库中空气冷却器的运行工况 ,一般为冷却 表面是负温结霜的空气析湿冷却工况 。在这种运 行工况下 ,空气冷却器的冷却表面会很快的被冰霜 层覆盖 ,从而导致空气冷却器的传热恶化和空气流 动阻力增加 ,造成运行和操作的困难 。这种现象在 翅片管空气冷却器冷却表面上严重结霜是显得尤 为
3、突出 。冷却表面上的结霜若不及时清除 ,则将堵 塞翅片间的空气通道和减小传热表面面积 ,致使空 气的流动阻力显著增高和换热量剧烈降低 ,破坏空 气冷却器和库内空气的正常循环 ,迟缓或中断降温 过程 。当空气冷却器的外表面结霜时 ,因流通截面减 小使空气流动阻力剧增 , 同时由于霜层的附加热 阻 ,以致使空气冷却器的循环风量显著降低 。为了 保证空气冷却器在较高的产冷量和较小的流动阻 力条件下运转 ,空气冷却器要定期融除其外表面的 结霜 。空气冷却器的融霜方式有 : 水融霜 、 电加热 融霜 、 热氨融霜 、 热氨 水融霜和热氟融霜等 。 关于水融霜 、 热氨融霜 、 热氨 水融霜和热氟 融霜本
4、人已在 空气冷却器的融霜形式与计算4一文中作了较详细的阐明 ,在此不再赘述 。下面单就电加热融霜方面的有关问题作一讨论 。电加热融霜 ,是利用电加热元件产生的热量把空气冷却器表面的冰 、 霜融化 ,或是使机构的运动 件 、 机构运转顺利而对其相应部位进行短时预热 , 提高 、 改善其工作环境 ,从而达到去除冰霜和保证机构的顺利起动和正常运转的目的 。近一段时期 , 电加热融霜因其操作方便 、 易于实现自动控制和使 用电能 、 节约用水而被广泛应用在各种制冷场合和 空调器压缩机等众多动力机构中 。按西安交通大学出版社出版的 制冷原理及设 备 公式 ,首先对电加热融霜功率进行计算 。 一个融霜周期
5、的结霜量 mm = W 3600 TkgW 每秒析湿量2 . 1( qa/ 3600) ( d2 - d1 )W =kg/ s1000am3 / hqa 风量m3 / h g/ kgg/ kga 空气的比容d2 回风含湿量d1 送风含湿量T 融霜周期 (设计定) , 一般取 812 h 。2 . 2将霜融化成水所需要的热量 QQ = Ci mt + m ikji 冰的溶解热 ,i = 334 t 库温与 0 之差2 . 3电融霜功率 Pkj/ kg布密度大 。如系统的流动形式为逆流 ,实践证明 ,它的结 霜趋势为制冷剂的流动方向所控制 。图 2 表示逆 流工况下的表冷器易结霜区域分布示意图 ,
6、 相应 地 ,此区域也为电加热融霜元件的排布区域 。顺流一般用在高温换热器中 ,不需融霜 ; 逆流 ( 错流) 一 般用在氨泵供液系统中 ,不常使用电加热融霜 ,故 在此不作讨论 。P = Q / TKWT 融 霜 时 间 ( 设 计 定 ) , 一 般 取 20 40min 。2 . 4电加热融霜过程控制 下面以我厂的一个工程实例来说明电加热融霜的控制过程 ,见图 1 。图 1 电加热融霜控制流程图(1) 融霜准备 。(2) 停制冷剂 、 开轴流风机 : 此段时间是用来 排除蒸发器内原来积存的制冷剂和润滑油并尽量排除蒸发器部分空间中的冷量 ,以减少加热时不必 要的热量损失 。 (3) 加热
7、、 滴水 :此部分为融霜主体部分 ,在两次加热中间增加滴水步骤是为了使第一次加热产 生的水充分滴落 ,这样在第二次加热时 ,热量将主 要用于融化第一次加热时未化的冰霜 。从而避免了连续长时间加热造成的外层冰霜未融化 ,翅片表 面融化的水温度过高而浪费电能的现象 。 (4) 速冻 : 此部分是将翅片 、 管表面未落下的水滴冻结在翅片 、 管上并中和电加热管散发出来的 热量 。为达到这种效果 ,这时轴流风机不工作 ,只通入制冷剂进行速冻 。这样就可以避免轴流风机 工作时把水滴带入库内并减小了库温的波动 。 (5) 正常制冷 。2 . 5热融霜元件的排布 电加热融霜元件排布总的 规律是 : 在易结霜
8、 、易积霜部位要尽可能多排布电加热管 。 即在高度方向上 ,下部比上部的分布密度大 ; 在进出风方向上 ,进风口比出风口的分布密度大 ; 在进液回汽方向上 ,进液部分比回汽部分的分图 2 表冷器易结霜区域分布示意图2 . 6 电加热融霜元件的类型 、 特点现在市场上可以见到的电加热融霜元件主要 有管式 (状) 电加热器 、 电加热带 (线) 和超导电热器 三种 。下面逐一介绍 。(1) 管式 (状) 电加热器 :管式 ( 状) 电加热器根 据所需加热功率由管状加热元件组装而成 ,这种电 热元件是将电阻丝装在特制的金属套管中 。电阻 丝与管壁之间填充导热性较好的结晶氧化镁作为 绝缘材料 。详细结
9、构见图 3 。电阻丝通电后产生 的热量经过洁净氧化镁传递到金属套管的外表面 ,再从套管外表面传给被加热空气 , 使空气温度升 高 。管式 (状) 电加热器是目前较常用的一种电加 热器 。 管式 (状) 电加热融霜管是专为各种冷库 、 冷藏 柜化霜难 ,影响制冷效果而设计的新产品 。由于冷库 、 冷藏柜湿度高 、 温度低 ,冷热冲击性强的特点 , 在管状电热元件的基础上 ,采用优质改性氧化镁为 填料 、 不锈钢为基材 ,两端头经特殊工艺处理后加 工而成 ,并可按用户需要弯曲任何形状 。它可较方在被加热元件上 ,扣上弹簧即可 。可设计性强 。电加热带 (线) 的加热长度 、 引线 长度 、 额定电
10、压 、 功率由用户确定 。 缺点 :价格较高 、 功率不能做的太大 、 不能耐过 低 ( - 30 ) 的温度 。(3) 超导电热器 : 采用超导电热元件 ,瞬间发 热 ,通电一秒钟可达到设计最高温度 ,热效率达 95%以上 ,比一般电热器省电 60 % ; 无辐射热 ,不发 红 ,附着棉絮物不燃烧 ,使用最安全 ;瞬间散热 ,23 秒钟内回复到常温 。 超导电热器是把加热点产生的热量传递到需 加热区域的一种电加热融霜元件 。因为其带电部 分只有加热点一处 ,其余部分全靠热传导 ,所以整 体非常容易做到很高的安全等级 。优点 :接线方便 、 安全 、 效率高 ; 缺点 :价格较高 。2 . 7
11、 电加热融霜的优缺点 优点 :操作方便 ,易于实现自动化控制 。 缺点 :局部积霜 ,容易堵塞蒸发器和排水管路 。 因为在速冻间或冻结物冷藏间 ,空气冷却器蒸发器表面上的霜层一般都比较厚 ,电加热融霜管产生的 热量很容易将霜层与翅片管表面分离 ,但分离后的 霜层如不能自行坠落或堆积于蒸发器的下部 ,则在 下一个制冷循环中 ,这部分霜将再一次被冻结 。在 下一个融霜周期中 ,还会有部分霜将在制冷中被冻结 ;再者 ,融化时霜化成水 ,从排水盘 、 排水管路流 走 ,但因水流 、 流水坡度都不会很大 ,再加上水和排 水盘 、 排水管的浸润性 ,停止融霜后 ,会有部分水冻 结在排水盘和排管路上 。在下
12、一个融霜周期中 ,又 会有部分水冻结 。如此恶性循环 ,最终将使整个蒸发器 、 排水管路完全为冰霜堵塞 ,失去制冷能力 、 破 坏系统管路 。2 . 8 注意事项 在使用电加热融霜的场合 ,要注意以下几点 : (1) 在设计排水盘 、 排水管路时 ,排水盘 、 排水管路的倾斜坡度要加大 ,以便利于排水 。 (2) 排水盘 、 排水管路中要布置电加热管 ,避 免出现管路被堵塞的现象 。特别是排水管内的电 加热管要常开 ; 双层排水盘可以使加热均匀 ,同时 又减少了冰霜对电加热融霜管的冷热冲击 ; 排水盘 、 排水管外加保温层 ,保证盘内 、 管内不结冰 ,产 生的热量又尽量不影响库温的波动 。
13、(3) 在同一冷库间中 ,如布置多台冷风机 ,在图 3 管状电热元件 1 . 接线端子 2 . 瓷绝缘子 3 . 紧固装置 4 . 绝缘材料 5 . 金属套管 6 . 电阻丝便地镶嵌在冷风机 、 冷凝器的翅片中和排水盘的盘底电控融霜 。 目前 ,管式 (状) 电加热融霜管参照 J B/ T 2379 - 93 标准 金属管状电加热元件 执行 。一般做成 直管或 U 型管形式 ,是目前较常用的电加热融霜 元件 。特别是单端出线 (弹筒型) 电加热管 ,它适合 于在不能进行两端接线或两端接线不方便的情况 下 。因在同侧接线而节省了异端接线的成本 (另一 端的引线 、 接线盒和减少空间而节省的成本等
14、) 、 接 线较异侧接线方便 、 安全 ,大有取而代之的趋势 。 优点 :融霜效果好 ; 电气强度高 、 机械强度好 、 绝缘电阻好 ; 耐腐蚀 、 抗老化 ; 过载能力强 ; 泄漏电 流小 、 稳定可靠 ;使用寿命长 ;加热均匀 、 安全性好 、 加热量稳定 ;加工 、 操作方便 ,价格便宜 ;缺点 :结构复杂 、 热惰性大 ; 不便接线 ; 端头密 封 、 防潮如处理不善 ,易发生漏电现象 。 (2) 电加热带 (线) :电加热带 ( 线) 是一种用于 冷库 、 冷藏柜等制冷的盘管 、 排水管等化冰用的以 及空调器压缩机曲轴箱外壳的短时预热的电加热 装置 。目前无国家 、 行业标准 , 暂
15、参照 J B/ T 2379- 93金属管状电加热元件 、GB4706 - 92家用和 类似电器的安全通用要求 、GB1408 - 78固体 、 电 工绝缘材料击穿电压 、 击穿强度和耐压试验方法 、GB5013 . 1 - 1997额定电压 450/ 750 V 及以下橡 皮绝缘电缆 的相关部分执行 。 优点 :使用寿命长 、 电性能可靠 ; 热度均匀 ,使 用便捷 ; 耐温性能好 。整体采用硅橡胶为绝缘导热材 料 (包括电源线) ;导热性能好 。紧贴或缠绕在被加热元件外部 , 通电即可产生热能直接进行加热 ,热效应高 ,可短 时加热达到效果 。 结构合理 ,便于安装 。电加热带 、 线在加热区 两端装配有弹簧挂钩 ,装配时将电加热带 、 线环绕融霜时不要同时进行 ,要保证至少有一台冷风机在制冷 。最好是每台冷风机依次融霜 ,这种情况下的 库温波动最小 。(4) 要确保电加热管产生的热量尽量少的散 失到冷库间中 ,在冷风机的进风 、 回风口布置风阀 、可调节角度的导风板 ( 要有全关状态) 或是类似门 帘的简单装置是比较理想的 。这样在依次融霜的 情况下 ,还可以减少库内的循环冷空气进入融霜冷 风机的内部 ,而影响融霜效果 。3 系统控制方法 在实际应用中 ,有多种自动控制电加热融霜的
