高温湿热模拟试验系统改造方案设计

点击：1763 日期：[ 2014-04-26 21:36:01 ]

高温湿热模拟试验系统改造方案设计彭建兰,田运普,朱　辉 (陕西华阴兵器试验中心,陕西华阴714200) 摘要:对某大型高温湿热环境模拟试验系统进行了详细分析,指出原系统工艺存在的技术问题和能耗问题。按照满足使用要求、节省投资、减少能耗、管理使用方便的原则,设计了新的系统方案,并对主要设备进行了选型。通过费效比分析,新的设计方案在相同的初投资下,运行费用有了显著减少。关键词:高温湿热;模拟试验;换热器;锅炉;冷水机组中图分类号:X409　文献标识码:B　文章编号: 1004-7948(2011)03-0063-03 1·改造原因高温湿热环境模拟试验系统为进行高温湿热试验的被试品在试验室内提供满足温、湿度波动度和均匀度要求的高温湿热环境。试验室的容积大,所要求的温、湿度指标在20℃、50%到60℃、95%之间变换。某高温湿热试验系统建于20世纪80年代初,存在设备老化、部件损坏严重等问题,尤其是设计方案落后,技术指标不能全面满足标准要求,因此决定对其进行全面改造。为此,对改造的总体方案进行了研究,目的就是在全面提升系统技术指标、满足技术指标要求的基础上,使系统改造投资较少,能源、水资源等消耗较低,系统运行费效比尽可能达到最高,系统运行安全可靠。 2·系统简介 2·1原系统工艺流程(见图1) 试验室采用空气夹套保温,防止在进行高湿试验时试验室内表面凝露滴落到被试品上。采用燃煤锅炉1用1备提供加热加湿蒸汽来保证试验室的温湿度要求。采用半封闭式活塞式冷水机组降温和1个蓄冷池提供冷量。其中蒸汽与空气的热交换过程是通过蒸汽-水、水-空气的2次换热进行。该工艺流程中存在的主要问题有:夹套系统所起作用不明显但能耗大,汽-水二次换热热效率低,蒸汽凝水没有回收系统,冬季自然冷源没有充分利用。另外由于冷水机组在高温段降温时不能启用而采用开放式自来水降温,水浪费严重。 2·2改造方案工艺流程针对原工艺系统存在的技术问题和湿热交变试验室工艺系统中的一些技术难题,开展了一些相关专题的研究,根据专题研究的结果进行技术方案设计,按照满足使用要求、节省投资、减少能耗、管理使用方便的原则,确定新的系统方案:取消夹套空调系统,采用燃油蒸汽锅炉提供热源和蒸汽,采用蒸汽直接对空气进行加热、加湿、降温过程的集中处理,增加冷冻水除湿功能,充分利用冬季自然冷源等。改造后工艺流程如图2所示。试验室取消了夹套成为单系统,空气在空调箱内进行直接集中处理(集中加湿、蒸汽与空气通过板翅式换热器进行热交换,小功率的电加热器作辅助调节)。 3·系统设计 3·1取消夹套系统采用下送上回的气流组织方式,通过大量模拟试验,结果表明屋顶坡度为30°且表面清洁处理后,可以满足屋顶凝结水不滴落在试件上的要求。因此取消原来的夹套空调系统,由双系统方案改为单系统方案。在运行费用基本不变的情况下,使设备投资、控制设备费用、安装费用、调试费用大为减少,而且管理维护工作量大为减少。 3·2燃油锅炉选型及分析原系统采用燃煤锅炉作为热源,供气量调控困难,影响控制精度,操作操控管理工作量大,占地面积大,污染严重。改造后方案取消原1用1备的燃煤锅炉,设置可靠性、可控性高的单台燃油蒸汽锅炉作为加热、加湿的热源,这样不仅提高了蒸汽压力的调控精度,并使机房面积大为减少,管理维护工作量减少,环境污染减少。采用计算机仿真模拟的方法对系统进行模拟计算后,得到系统的最大用气量为1460kg/h。选用LSS1-1·5-YC(Q)蒸汽锅炉,其主要技术性能指标如表1所示。另外,采用了分汽缸,使供汽压力平稳,能够精确控制锅炉蒸汽压力。 3·3热交换器选型及分析原系统采用蒸汽与系统循环水进行热交换后形成热水,再在试验室内用循环水对试验室内空气进行加热。这种设计的局限性是:加热效率低,管路系统复杂,可能的漏点增多。改造后方案采用蒸汽与循环空气在空调箱中进行直接换热,减少热交换环节,提高换热效率,将空气处理集中在空调箱内进行加热、加湿或降温、除湿,这样不仅使系统大为简化,减少了设备投资,同时使维护管理的工作量减小。另外,原系统的加湿、加热和冷却直接设置在试验室内的送风口,没有足够的混合距离,容易引起室内温湿度参数的不均匀。新方案通过集中处理,设置组合式空调机,加湿、加热、降温均在组合式空调机内集中完成,然后将均匀的湿空气送入室内,使室内空气温湿度参数均匀性显著提高。通过相关计算软件详细计算出系统的几个主要负荷指标为:系统热负荷309kW,系统冷负荷407kW,系统湿负荷(0·11kg/s系统送风量)33000m3/h。因此选用SRZ15×7D型板翅式空气加热器和BB-16A-32型空气冷却器,技术指标如表2、表3所示。 3·4充分利用自然冷源该试验系统在北方运行,冬季室外温度低,常年气温平均温度不超过25℃,有利用自然冷源的有利条件。因此在设计上考虑:夏季试验过程中的高温高湿段降温、保温和冬季的各个需要冷量的过程都可采用冷却塔循环的冷却水作为冷源;在冷却水不能满足要求的情况下开启冷水机组。图3所示为该系统冬季采用冷却塔降温运行时的实时监控画面,冷却塔出水温度最低可达5℃,因此在冬季其足以满足各种降温工况。 3·5费效比分析对原系统和同类试验室设计方案进行了比较,并对其进行了费效比分析,如表4所示。 4·结论 (1)文中设计方案将系统加热、加湿位置放置在空调箱内,使系统换热、加湿效率更高,设备投资经费大幅度降低,系统的运行费用大幅度降低。 (2)采用在空气处理室旁边设置旁通管道,并在旁通管道上设置控制调节阀的方法,解决了传统湿热试验系统中温、湿度控制难度大,小冷量控制方案不合理,控制策略复杂,难以完全实现自动控制的技术难题。 (3)该方案利用分流冷冻除湿方案,使板翅式换热器将空气冷却到9℃,满足湿热试验的低温低湿要求。由于设备的综合利用而使系统投资和运行费用大幅度减少。 (4)采用燃油锅炉及蒸汽回水系统,极大地提高了锅炉的利用效率。

上一篇：换热器内置弹簧脉冲流动防垢除垢实验研究

下一篇：负荷不平衡率对不同地埋管布置形式下土壤温度场影响的研究

高温湿热模拟试验系统改造方案设计

相关资讯