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1、第6章 冷热源辅助设施,6.1 水泵 6.2 水冷却装置 6.3 水质处理设施 6.4 其他辅助设备,2019/7/23,1,空调系统常用水泵的形式和结构,制冷空调系统中常用的水泵大都为离心水泵和管道泵两类。,2019/7/23,2,6.1 水泵,离心水泵的分类：,2019/7/23,3,2019/7/23,4,管道泵也是一种比较适合空调水系统应用的水泵。它与离心水泵相比，具有以下特点：泵的体积比较小，重量轻；进、出口平面均在同一直线上，可以直接安装在输水管道上，不需要设置混凝土基础，安装方便，占地比较少；采用机械密封，密封性能好，泵运转时不会渗漏水；泵的效率高，耗能少，噪声低。,2019/7
2、/23,5,水泵的性能参数和性能曲线,水泵的性能参数主要有流量、扬程、轴功率、效率及转速等。 1）流量 水泵在单位时间内所排出水的体积，称为水泵的流量，用符号Q表示。 2）扬程 单位重量的水通过水泵后所获得的能量，称为水泵的扬程，用符号H表示。,2019/7/23,6,3）功率 水泵在单位时间内所做的功的大小叫做水泵的功率。 电动机传给水泵轴的功率，即水泵的轴功率。 水泵实际传递给水的功率，即水泵的有效功率，用符号Px表示。,2019/7/23,7,4）效率 水泵的有效功率与轴功率之比，叫做水泵的效率，用符号 表示。 5）转速 水泵轴每分钟的转速，叫做水泵的转速。,2019/7/23,8,20
3、19/7/23,9,2019/7/23,10,2019/7/23,11,2019/7/23,12,6.2 水冷却装置,制冷空调装置中可采用的水冷却装置有三种类型：1）喷水池；2）自然通风冷却塔；3）机械通风冷却塔。,2019/7/23,13,自然通风冷却塔,2019/7/23,14,自然通风冷却塔的特点：,1）结构简单，不使用风机，噪声小。 2）开放点滴式冷却塔由于有淋水装置，冷却能力比开放式冷却塔高，但由于淋水密度较小，一般只适用于冷却水量较小的场合。 3）效果比较稳定，运行费用较低，在一些对噪声要求较高的集中式空调冷却水装置中得到应用。,2019/7/23,15,机械通风冷却塔,机械通风冷
4、却塔按结构分有逆流式、横流式、蒸发式和引射式。,2019/7/23,16,逆流式冷却塔,1、水在塔内填料中，水自上而下，空气自下而上，两者流向相反一种冷却塔。 2、逆流冷却塔热力性能好、分三个冷却段： 布水器到填料顶这一空间，此段的水温较高，所以仍可将热量传给空气。 填料水与空气热交换段。,2019/7/23,17,填料至集水池空间淋水段，水在此段被冷却称之为“尾效”。在我国北方水温可下降1-2。综上所述，逆流塔比横流塔在相同的情况下，填料体积小20%左右，逆流塔热交换过程更合理冷效高。 3、配水系统不易堵塞、淋水填料保持清洁不易老化、湿气回流小、防冻化冰措施更容易。多台可组合设计，冬季以所需
5、的水温水量可合并单台运行或全部停开风机。,2019/7/23,18,逆流式冷却塔,逆流式冷却塔,4、施工安装检修容易、费用低，常用在空调和工业大、中型冷却循环水中。,2019/7/23,19,横流式冷却塔,l、水在塔内填料中，水自上而下，空气自塔外水平流向塔内两者流向呈垂直正交一种冷却塔。常用在噪声要求严格的居民区内，是空调界使用较多的冷却循环塔。优点：节能、水压低、风阻小、亦配置低速电机、无滴水噪声和风动噪声，填料和配水系统检修方便。 2、可随建筑形状随意构筑基础多台放置，根据所需的水温分别启动单台或多台冷却塔。,2019/7/23,20,横流式冷却塔,3、应注意的是：框架要多40%热交换时
6、要有较多的填料体积，填料易老化、配水孔易堵塞、防结冰不好、湿气回流大。横流塔的优点正是逆流塔的缺点。,2019/7/23,21,集中式空调水系统中的水质必须符合一定的水质标准，否则会带给水系统结垢、腐蚀、污泥、藻类等问题，严重影响系统的使用效果，降低设备的能力。 热源设备的水必须经过处理，否则会严重影响热源设备的安全、经济运行。,6.3.1水中杂质和水质标准,天热水中的杂质多种多样，按其颗粒大小可分成三类： 1、悬浮物：颗粒最大，水流动时呈悬浮状态，不溶于水，用滤纸可以分离出来。主要是砂子，粘土及动植物的腐败物质。 2.、胶体：粒径小于悬浮物，是分子和离子的集合体，不能用滤纸分离。以离散的颗粒
7、存在。主要是动植物腐烂分解后形成的腐殖质，以及一部分矿物胶质体（铁、铝和硅等）的化合物。,3、溶解物质：体积最小，即离子和分子。主要是溶解物质（主要是钙、镁、钾、钠等盐类）和一些溶解气体（主要有氧气和二氧化碳） 悬浮物和胶体物质在水厂里通过沉淀、混凝和过滤处理后大部分可以被清除。但溶解物质也要清除掉，否则水中的溶解物质进入锅炉后会析出或浓缩沉淀出来。沉淀物的一部分会形成锅水中的悬浮物质水渣，另一部分则附着在受热面内壁上的部分，形成水垢。,溶解物质的危害性,水垢热阻大，使受热面传热情况变坏，使排烟温度升高，降低了锅炉出力和效率。 导致受热面温度大大提高，引起金属过热，强度下降，导致管壁起包或出现
8、裂缝。 水管内结垢，缩小管道截面，增大阻力，影响锅炉正常工作。严重时甚至堵塞水管，导致管子烧损；过热器结垢使管壁温度增高很多，以致烧损。 消除水垢需要耗费大量人力、物力，还会使受热面受损，降低锅炉寿命。,汽锅中的水，随着不断蒸发，所含的悬浮物、油脂、盐分等浓度会有所增加，当浓度达到某一限度时，锅水蒸发表面会产生大量泡沫和汽水共腾现象。此时，锅水和所含盐分随蒸汽大量逸出，严重影响蒸汽品质。同时还会造成过热器和蒸汽管道中的积盐和结垢，而这又会造成管壁温度过高，以致烧损。 水中的氧和二氧化碳会对锅炉的受热面产生化学腐蚀。而锅水是电解质（酸、碱、盐水溶解），会对金属产生电化学腐蚀。腐蚀到一定阶段，会形
9、成穿孔，造成锅炉事故。,锅炉水处理的任务,降低水中钙、镁盐类含量（称为软化），防止锅内出现结垢。 减少水中的溶解气体（俗称除氧），减轻对受热面的腐蚀。,锅炉水处理分为,1. 锅外水处理：对大部分锅炉，给水经预先处理后进入锅炉。 2. 锅内水处理：对一些小容量的供热锅炉，水处理在汽锅内部进行。,水质指标及标准,为了表示水中所含杂质的品类和数量，这里列出几个常用的水质指标。 1. 悬浮固形物：即水通过滤纸后被分离出来的固形物，经干燥至恒重。单位mg/L。 2. 溶解固形物：将已被分离出悬浮物后的水，经蒸发、干燥后所得的残渣；单位mg/L。,3. 硬度（H）：指溶解于水中能形成水垢的物质钙、镁的含量
10、。把水中钙、镁离子的总含量称为总硬度。 暂时硬度：溶解于水的重碳酸钙、重碳酸镁和钙、镁的碳酸盐在水加热至沸腾后能转变为沉淀物析出。称为暂时硬度。 永久硬度：非碳酸盐硬度如氯化钙、氯化镁等在水沸腾时不会析出，在水蒸发到水中所含浓度超过饱和极限才会析出，称为永久硬度。,4. 碱度（A）：指水中含有能接受氢离子的物质的量。如氢氧根、碳酸盐、重碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐等。天然水中碱度主要由碳酸盐、重碳酸盐组成。单位mmol/L。 5. 相对碱度：指锅水中游离的NaOH和溶解固形物含量之比值。此指标是为防止锅炉苛性脆化而规定的。我国规定为小于0.2（经验值）。 6. pH值：它是表示水的酸碱性指标。酸性水
11、对金属有腐蚀，锅水PH值一般控制为1012。 7. 溶解氧（O2）：气体能溶解于水中，水温越高，溶解度越小。溶解氧会腐蚀金属，压力高、容量大的锅炉必须除氧。单位mg/L。,8. 磷酸根：为消除锅炉给水带入汽锅的残留硬度，或防止汽锅内壁腐蚀，可向锅内加入一定量的磷酸盐。从而需要控制磷酸根。 9. 亚硫酸根：给水中的溶解氧可用化学方法去除，常用的化学药剂为亚硫酸钠。从而需要控制亚硫酸根。 10. 含油量：锅水含油及碱在水位表面会形成泡沫层，使蒸汽带水增加，影响蒸汽品质。,锅炉水处理需要达到的标准,对于额定蒸发量小于2t/h，额定出口蒸汽压力小于1M Pa 的锅炉，可以采用锅内加药水处理，水质标准需
12、符合表68规定。 采用锅外水处理的锅炉，水质标准要符合表69规定。 热水锅炉水质标准要符合表610规定。,6.3.2水过滤设备,在水泵入口和水系统各换热器等入口管道上，均应安装水过滤设备，以防止杂物进入系统堵塞管道或污染设备。 水过滤设备有多种形式，在现场应用较多有Y形过滤器，其优点外形尺寸较小，安装方便。,6.3.3离子交换法,水处理工艺中，目前广泛采用离子交换法。 离子交换处理的目的：使水软化，即降低原水的硬度和碱度，达到锅炉用水水质要求。通常采用阳离子交换法。 阳离子型的离子交换剂由阳离子和复合阴离子根（R）组成。用阳离子型的离子交换剂中不会形成硬度的阳离子置换水中含有的硬度离子。 目前
13、常用的离子交换剂有磺化煤和合成树脂。 常用的阳离子交换水处理方法有钠离子、氢离子、氨离子交换等方法。,一、钠离子交换软化原理,供热锅炉用水，钠离子交换处理应用最多。 反应原理如下： 与原水中碳酸盐硬度作用时：,此方法的特点： 1. 经钠离子交换后，水中的钙、镁盐类都变成了钠盐，除去了水中的硬度。 2. 原水中的重碳酸盐碱度均转变为钠盐碱度。即钠离子只能软化水，不能除碱，这是这种方法的缺点。 3. 由于Na的当量值比Ca2+、Mg2+的当量值大，经钠离子交换后，水中含盐量稍有增加。 钠离子交换剂使用一段时间后，会失效，需要用食盐溶液进行还原。,二、固定床钠离子交换设备及其运行,固定床离子交换，是
14、指运行中离子交换剂层是固定不动的，通常是使原水由上而下不断地通过交换剂层，完成反应过程。 交换器的运行分为四个步骤：交换（软化）、反洗、还原（又称再生）、正洗。 分类：按其再生运行的不同方式，分为顺流再生和逆流再生两种：,（一）顺流式再生,定义：指交换运行时水流方向和再生时还原液流动方向是一致的，都是由上向下流动。由于设备和应用简单，目前使用比较普遍。 1. 钠离子交换，原水是采用一根粗管引至交换器顶部的分配漏斗，从中喷出后均匀下落，通过交换剂层被软化，软水在交换器底部汇集后排出。 2.钠离子交换器的运行 在运行中，有反洗、还原、正洗和交换四个步骤。缺点是再生效果不理想，靠近下面的交换剂，再生
15、程度差。,（二）逆流式再生,为了克服顺流再生时底层部分交换剂再生较差的缺陷，可以改用逆流再生法。 优点：逆流再生离子交换具有出水质量高，盐耗低等。 缺点：产生乱层。 乱层概念：交换剂层上下层被打乱。,防止乱层措施：,1. 在结构上，在交换剂层的表面部分设有分不均匀的中间排水装置；在位于中间排水装置之上，与交换剂层面相接处，添加一层厚约150-200mm的压实层。 2. 在运行中，一般小型锅炉常采用低速的逆流再生方法来防止乱层。 3.如再生液采用较高流速时，则应从交换器上部送入压缩空气，穿过压实层随同再生液一起，由中间排水装置排出。,逆流再生离子交换器的操作的步骤,小反洗 排水 顶压 进再生液
16、逆流冲洗 小正洗 正洗,三、钠离子交换系统,分为： 1. 单级钠离子交换系统（图6-10），当原水硬度8mmol/L时采用。,浮床及流动床离子交换,固定床离子交换设备优缺点 优点：运行可靠 缺点：（1）设备体积庞大，容积利用率低。（2）运行不连续，运行周期中有一段较长时间不能供水。 针对固定床的这种缺点，发展了浮床离子交换法和流动床离子交换法。,一、浮床离子交换工作原理,它不同于固定床的运行方式，其运行和再生时的水流方向恰好与固定床的逆流再生运行相反；即软化过程时，水流方向自下而上，水流将树脂层托起压实，故称浮床。再生时，再生液自上而下。 交换器内部充满了树脂，没有反洗空间，为此需要增加一些专门的设备，并且为了延长运行周期，对水质要求比较严格。这就制约了它的广泛使用。,二、流动床离子交换系统,设备：主要有交换塔和再生清洗塔，并配有再生液制备槽，再生液泵等。 工艺流程：软化、再生和清洗三个部分。并且这三个部分是连续稳定进行的。见图6-9. 优点：装置是敞开的不受压力，可用塑料制作，设备简单，加工容易。不需要自控装置即可连续稳定运行。还原液耗量低，出水质量高。可广
