Durezza dell'acqua di raffreddamento nelle regioni ASEAN: previsione dell'aumento della caduta di pressione dovuto all'imbrattamento dei tubi del condensatore nei refrigeratori a vite

Durezza dell'acqua di raffreddamento nelle regioni dell'ASEAN: previsione della caduta di pressione

- una guida per la selezione tecnica basata sui parametri degli scambiatori di calore a guscio e a tubo e sulle condizioni di funzionamento

La durezza dell'acqua non è una variabile di funzionamento, ma un limite di progettazione

Nelle regioni dell'ASEAN (Tailandia, Vietnam, Indonesia, Filippine) e dell'Asia meridionale (India, Bangladesh), l'acqua di ricarica per le torri di raffreddamento è in genere ricavata dalle acque superficiali o dalle acque sotterranee poco profonde.La durezza totale (in CaCO3) varia spesso tra 200 e 400 mg/l, con cicli stagionali secchi/bagnati che causano notevoli fluttuazioni della qualità dell'acqua.

Per i frigoriferi a vite raffreddati ad acqua, il circuito dell'acqua sul lato del condensatore non funziona in "condizioni standard" ma piuttosto in "condizioni variabili di qualità dell'acqua"." Il PDF specifica chiaramente che il design del condensatore della serie SHWE è basato su un fattore di inquinamento pari a 0.00025 ft2·°F/Btu (equivalente a 0,0440 m2·°C/kW). Questo valore rappresenta il limite di tolleranza prestabilito per il degrado del trasferimento di calore durante la fase di selezione.Quando la durezza effettiva dell'acqua in loco fa sì che la resistenza termica all'inquinamento superi questo valore prestabilito, la diretta conseguenza fisica è l'aumento della temperatura e della pressione di condensazione, costringendo il compressore ad aumentare il differenziale di pressione di scarico per mantenere la capacità di uscita del refrigeratore.

Conseguenze tecniche dell'inquinamento: dall'attenuazione del trasferimento di calore alla deriva della goccia di pressione

L'inquinamento del fascio del tubo ha un impatto negativo sulle prestazioni del frigorifero in due dimensioni distinte, che gli ingegneri di selezione e le squadre di O&M dovrebbero affrontare separatamente:

Dimensione 1: maggiore resistenza termica (decadenza dell'efficienza).La conducibilità termica della scala è inferiore a 1/50 del rame (circa 401 W/m·K),con una resistenza di trasmissione di calore superiore a 2 kPa,Questo si manifesta con l'aumento della temperatura di avvicinamento del condensatore, cioè con una differenza tra la temperatura di saturazione del condensante refrigerante e la temperatura di uscita dell'acqua di raffreddamento superiore al valore di progetto.

Dimensione 2: aumento non pianificato della caduta di pressione (rischio per la sicurezza del flusso).L'inquinamento riduce la sezione trasversale effettiva del flusso all'interno dei tubi.Per ogni modello, consultare i dati relativi alla caduta di pressione sul lato dell'acqua del condensatore in formato PDF a pagina 10, ad esempio, il modello SHWE 210H mostra 43,2 kPa in condizioni standard, mentre il modello SHWE 300H mostra 41,2 kPa.Quando lo spessore dello strato di scala raggiunge 0.2·0,3 mm, la caduta di pressione misurata può andare verso l'alto di oltre 30·50 kPa rispetto alla linea di base pulita (senza percentuale indicata;Questa è una proiezione qualitativa per sottolineare la necessità di un margine adeguato della testa della pompa durante la selezione).

Strategie di prevenzione: dalla selezione dei materiali alla geometria dei canali di flusso

L'intervento contro il rischio di inquinamento dovrebbe essere affrontato nella fase di selezione attraverso i seguenti tre approcci a livello fisico:

1 Materiale del tubo e trattamento superficiale Il PDF a pagina 8 descrive esplicitamente che questa serie di condensatori utilizza tubi di condensatore rinforzati a doppio lato.Il rinforzo a doppio lato aumenta la turbolenza interna per ridurre lo spessore dello strato di confine laminare e ritardare la deposizione di sale inorganicoPer le regioni con acqua dura, i specificatori possono consultare ulteriormente il fabbricante in merito ai rivestimenti delle pareti interne (ad es.Copronicchio o strati antincorrosivi)Tuttavia, questa opzione modifica il coefficiente di trasferimento globale di calore e richiede un nuovo calcolo della superficie di scambio di calore richiesta.

2 Riferimento di progettazione della velocità di flusso sul lato dell'acqua, sulla base delle velocità di flusso dell'acqua e delle dimensioni delle connessioni (DN100 a DN200) fornite nella pagina PDF 10,la velocità di flusso di progettazione all'interno dei tubi generalmente scende entro 1.5 ∙ 2,5 m/s. Questa gamma di velocità mantiene gli effetti di auto-pulizia (prevenendo la sedimentazione delle particelle) evitando al contempo un'usura eccessiva o perdite di pompaggio.è consigliabile mantenere la velocità di flusso superiore a 2.0 m/s e utilizzare valvole di regolazione o VFD sulle pompe di acqua refrigerata per evitare velocità eccessivamente basse sotto carichi parziali, che favoriscono l'accumulo di sedimenti.

3 Le coperture rimovibili offrono un accesso fisico per la pulizia meccanica. "L'evaporatore inondato" dice esplicitamente: "Le scatole d'acqua alle due estremità possono essere smontate per facilitare la manutenzione." Anche se questa descrizione si rivolge direttamente all' evaporatore, la configurazione del condensatore a guscio e tubo supporta lo stesso approccio.Questo spazio libero determina direttamente se le operazioni di getto d'acqua ad alta pressione o di pulizia con spazzola possono essere eseguite durante i cicli di manutenzione successivi.

Strategie di manutenzione online: soglie di monitoraggio dei parametri e di intervento

Per i progetti esistenti in cui la sostituzione del tubo o il rivestimento non è fattibile, si raccomandano i seguenti tre meccanismi di manutenzione attiva basati sui dati:

In primo luogo, monitoraggio mensile della temperatura di avvicinamento del condensatore.Registrare la differenza tra la temperatura di saturazione di condensazione del refrigerante e la temperatura di uscita dell'acqua di raffreddamento.Se la temperatura di questo avvicinamento aumenta di oltre 3°C rispetto al valore di riferimento stabilito durante l'accettazione dell'apparecchiatura (questo 3°C è una soglia di cautela generale del settore); si prega di confermare con il fabbricante la linea di riferimento specifica per ciascun modello), deve essere avviata una pulizia chimica (circolazione in rete con detergenti acidi lievi) o una pulizia fisica.

In secondo luogo, monitoraggio online della caduta di pressione sul lato dell'acqua."Se la temperatura di uscita del condensatore supera i 55°C, si raccomanda di rivolgersi al fabbricante per informazioni".che è intrinsecamente legato all'inquinamento dei fasci di tubi. installare sensori di pressione permanenti sia ai punti di ingresso che a quelli di uscita. attivare un allarme quando il differenziale di pressione misurato supera la linea di base pulita di un margine predeterminato.

In terzo luogo, intervento a monte nel trattamento delle acque di ricostituzione delle torri di raffreddamento.Sebbene la gamma di temperature ammissibili per l'ingresso dell'acqua di raffreddamento sia ampia (PDF pagina 9) la durezza dell'acqua non è protetta da questo involucro di funzionamento.Installare unità di ammorbidimento di bypass (resina a scambio ionico) presso il bacino della torre di raffreddamento o la linea di ricostituzione per ridurre la durezza a < 100 mg/l, riducendo al minimo le precipitazioni di carbonato di calcio alla fonte.

Conclusioni

Per l'implementazione di frigoriferi a vite raffreddati ad acqua nelle regioni di acqua dura dell'ASEAN e dell'Asia meridionale, la fase di selezione non dovrebbe concentrarsi esclusivamente sulla capacità di raffreddamento (332,6 ∼1988 kW) e sulla COP (5,4 ∼5,5 W/W).Deve essere considerato allo stesso modo il fattore di inquinamento del condensatore predefinito a 0..0440 m2·°C/kW, la linea di base di caduta di pressione pulita (41·44 kPa) e la soglia massima di temperatura di condensazione di 55°C come input di progettazione ausiliari critici.integrare la deriva della temperatura di avvicinamento e la deriva della caduta di pressione nelle liste di controllo di routinePer gli impianti mission-critical quali impianti di produzione solare, alberghi,e degli stadi in cui gli spegnimenti non pianificati sono inaccettabili, questo quadro strategico fornisce la garanzia fisica necessaria per evitare un'operazione di declassamento forzato..