空调冷热源期第6章-冷热源辅助设施

1、6.1 水泵水泵6.2 水冷却装置水冷却装置6.3 水质处理设施水质处理设施6.4 其他辅助设备其他辅助设备2021-12-121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。2021-12-1222021-12-1232021-12-124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。2021-12-125水泵的性能参数主要有流量、扬程、轴功率、效率及转速等。1）

2、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。2021-12-1263）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。2021-12-1274）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。2021-12-1282021-12-1292021-12-12102021-12-12112021-12-1212制冷空调装置中可采用的水冷却装置有三种

3、类型：1）喷水池；2）自然通风冷却塔；3）机械通风冷却塔。2021-12-12132021-12-12141）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。2021-12-1215机械通风冷却塔按结构分有逆流式、横流式、蒸发式和引射式。2021-12-12161、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

4、仍可将热量传给空气。 填料水与空气热交换段。 2021-12-1217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，冬季以所需的水温水量可合并单台运行或全部停开风机。2021-12-12184、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。2021-12-1219l、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

5、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。2021-12-12203、应注意的是：框架要多40%热交换时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。2021-12-1221 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、

6、经济运行。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

7、一部分会形成锅水中的悬浮物质水水渣渣，另一部分则附着在受热面内壁上的部分，形成水垢水垢。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

8、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，会形成穿孔，造成锅炉事故。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。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。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

9、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。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N

10、aOH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

11、质。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。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。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

12、会形成硬度的阳离子置换水中含有的硬度离子。目前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。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。固定床离子交换，是指运行中离子交换剂层是固定不动的

13、，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：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，再生程度差。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

14、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。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。小反洗排水顶压进再生液逆流冲洗小正洗正洗分为：1. 单级钠离子交换系统（图6-10），当原水硬度8mmol/L时采用。固定床离子交换设备优缺点优点：运行可靠缺点：（1）设备

15、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。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。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

16、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。可广泛作为中小型锅炉房的给水处理装置。对于国内使用较多的小型锅炉，因其对水质要求较低，常采用简易的水处理方法，可分为锅内水处理及物理水处理两大类。一、锅内水处理常用的锅内水处理方法有：钠盐、栲胶、柞木、烟秸和石墨法。俗称加碱法水处理，常用的有磷酸三钠、钠碱和火碱，以纯碱应用得最普遍。过程：纯碱进入汽锅后分解，使锅水中pH值提高到10.5以上，并保持锅水中过剩的碳酸根。原水中碳酸盐硬度在锅内自身受热分解，在碱性环境中生成疏松的碳酸钙水渣随排污排出 。水中非碳酸盐硬度可与Na2CO3解离生成的碳酸

17、根和水解生成的OH结合，分别反应成碳酸钙和氢氧化镁的水渣排出锅外。锅水中Ca2+浓度的减低，就会减少CaSO4、CaSiO3等硬垢的产生。但如锅炉压力超过1.5MPa后，碳酸钠的水解程度太高，就不能保持一定的碳酸根浓度。此时，锅内加碱采用磷酸三钠为好。国内常用的橡椀栲胶、柞木、烟秸都属于有机胶体之类。有机胶溶于水呈胶体状态，进入汽锅后有如下作用：1. 单宁能与Ca2+、Mg2+生成络合物，阻止锅水中的钙、镁离子形成水垢；单宁有凝聚作用，使沉淀物形成水渣。 2. 单宁在汽锅金属表面生成单宁酸铁保护膜，使金属表面与形成水垢盐类之间的静电吸引作用减弱或消失，抑制结垢盐类在金属表面的积聚；3. 单宁容

18、易氧化，尤其在碱性锅水中，更易吸氧，减少氧对金属锅壁的腐蚀。2323在实际使用中，往往将磷酸三钠、氢氧化钠、碳酸钠及栲胶配合使用，组成所谓复合防垢剂。概念：不用加药产生化学反应的方法，而是采用物理方法来达到消除水中硬度或改变水中硬度盐类的结垢性质。常用的物理水处理有磁化法和高频水性改变法两种。磁化法：磁化法是将原水流经磁场后，使水中钙、镁盐类在锅内不会生成坚硬水垢，而成松散泥渣，能随排污排出。磁化法的原理：水中钙、镁离子受磁场作用后，破坏了它们原来与其它离子之间静电吸引的状态，而导致其结晶条件的改变。高频水性改变法与磁化法水处理的原理相同，只是将原水流经高频电场而得到了处理。概念：电渗析水处理

19、是一种电化学除盐方法。原理：在直流电场的作用下，利用阴阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性，将溶液中溶质和水进行分离的过程。单靠电渗析，不能达到锅炉给水目标，通常作为预处理与钠离子交换联合使用。水中溶解氧，二氧化碳气体对锅炉金属壁面会产生化学和电化学腐蚀，因此必须采取除气措施。除气的原理：气体溶解定律除气的方法：加热法（热力除气）、抽真空方法（真空除气）、解吸除氧、化学除氧。热力除氧不仅除去水中溶解氧，而且同时除去其它溶解气体。软水总残剩的碳酸盐碱度，也会在热力除氧器加热时溢出CO2，使碱度有所减低。供热锅炉给水热力除氧都采用大气式热力除氧器。热力除氧器结构从整体上可分为脱气塔和贮水箱，

20、其系统如图6-16所示。脱气塔内要完成软水的加热和除气两个过程。贮水箱中的水保持饱和温度，保证残剩气体继续溢出。目前推荐使用的是大气式喷雾热力除氧器如图6-17所示。真空除氧的原理与设备结构与热力除氧相似，它是利用低温水在真空状态下达到沸腾，从而达到除氧的目的。真空除氧比大气式热力除氧有以下优点：可以不用蒸汽；锅炉给水温度低，便于充分利用省煤器，降低锅炉排烟温度。需要考虑水泵的汽蚀问题，因此除氧水箱都必须放在一定的高度上。概念：将不含氧的气体与要除氧的软水强烈混合，由于不含氧气体中的氧分压力为零，软水中的氧就大量地扩散到无氧气体中去，从而使软水的含氧量降低，以达到其除氧的目的。优点：装置简单，

21、设备耗钢少，运行费用低，除氧后给水温度低，锅炉省煤器效用大。（一）钢屑除氧：是使含有溶解氧的水流经钢屑过滤器，钢屑与氧反应，生成氧化铁，达到水被除氧的目的。水温愈高，反应速度愈快，除氧效果愈好。水与钢屑接触时间愈长，反应效果也好。钢屑压紧程度压的愈紧，与氧接触愈好。一般布置于水泵吸入侧，适用于小型锅炉。（二）药剂除氧：即向给水中加药，使其与水中溶解氧气合成无腐蚀性物质，以达到给水除氧的目的。常用的药剂为亚硫酸钠。装置简单，操作方便，适用于小型锅炉。锅炉的排污及排污量计算锅炉的排污及排污量计算排污分为：1. 连续排污：排除锅炉水中的盐分杂质。由于上锅筒蒸发面附近的盐分较高，连续排污管设在低水位的

22、下面。2. 定期排污：主要排除锅水中的水渣，同时也可排除盐分，定期排污管开设在下集箱或锅筒的底部。小型锅炉上，通常只装设定期排污管。锅炉排污量的大小，和给水的品质有关。给水的碱度及含盐量越大，锅炉所需要的排污量就越多。排污量的计算，可按含碱量的平衡关系式进行：因蒸汽中的含碱量极小，通常可以忽略。用排污量对蒸发量的百分比，即排污率表示之，则：按含盐量的平衡关系式来计算：一般锅炉排污率应控制在10以下。1.膨胀水箱膨胀水箱是热水采暖系统和中央空调水路系统中的重要部件，它的作用是收容和补偿系统中水的胀缩量。 一般都将膨胀水箱设在系统的最高点，通常都接在循环水泵（中央空调冷冻水循环水泵）吸水口附近的回水干管上。2021-12-1263膨胀水箱是一个钢板焊制的容器，有各种大小不同的规格。膨胀水箱上通常接有以下管道： （1）膨胀管 它将系统中水因加热膨胀所增加的体积转入膨胀水箱（和回水干道相连接）。 （2）溢流管 用于排出水箱内超过规定水位的多余的水。 （3）信号管 用于监督水箱内的水位。 2021-12-1264（4）循环管 在水箱和膨胀管可能发生冻结时，用来使水循环（在水箱的底部中央位置，和回水干道相连接）。 （5）排污管 用于排污。 （6）补水阀