干盘管系统的计算选型

彩油泥
干盘管系统的计算选型
    干盘管Dry Cooling Coil,简称DCC,使用进水温度比室内露点温度高1-2℃的中温冷冻水,正常工作时无凝结水产生,故名为干盘管。DCC采用中温冷冻水,提高了冷冻机的制冷效率,节能效果明显,应用前景非常广泛。
一、DCC选型计算
1、计算循环风量。循环风量=换气次数*房间体积。
2、
对于层高大于4m的洁净室,可以适当降低换气次数上、下限值,避免循环风量过大。
特别注意的是,大型电子厂房密封往往不理想,漏风较多,以致经过干盘管的循环风量较小,直接导致洁净室内正压小,温度高等质量问题。因此在施工时应着重做好彩钢板密封和DCC封堵工作。
3、DCC制冷量、风量、进出风温差之间关系。在MAU+DCC系统中,常见的设计是MAU承担室内湿负荷和部分显热负荷,如人员产热、结构传热,DCC主要承担工艺设备发热产生的显热负荷。
4、
Q= C*M*Δt=C*L*ρ*Δt= C*L*348.4*P*Δt/(273+t)=362.3* Vy*S*P*(t-t/(273+t)
注:Q:DCC制冷量,单位KW。
C:空气比热容,近似可取1.004KJ/Kg.
M:循环空气质量.单位kg/s。   
Δt:经过DCC的进出风温差,单位
t:DCC进风温度,单位℃。
T:DCC出风温度,单位℃。
t:经过DCC的空气温度,近似等于进出风温度平均值。
L:经过DCC的空气风量,单位m3/s。
ρ:空气密度,单位kg/m3。ρ=1.293*273*P/1.01325/(273+t)=348.4*P/(273+t),标准工况下空气密度为1.293 kg/m3。
Ρ:空气绝对压力,单位:1个标准大气压,海拔不高地区可取近似数值1。
Vy:DCC迎面风速,等于经过DCC的空气风量/DCC净面积。为保证DCC风压阻力小于30Pa,一般要求Vy≤2.5m/s。
S:DCC净尺寸,等于DCC外形面积减去四周边框面积,通常边框宽度约为4cm。
5、计算中温冷冻水流量。
6、
红兵打针
Q=G* C*ΔT
G=Q/C/ΔT=3600*Q/4.187/ΔT/1000=0.86Q/ΔT
注:G:水流量,单位m3/h。
Q: DCC制冷量,单位KW。
C水:水比热容,为4.187KJ/Kg.℃。
ΔT:中温冷冻水进出水温差,单位
7、计算中温冷冻水流量。管径计算涉及流体力学,较为复杂,且目前有较多的计算软件和经验数据可以选择,这里就不再详细叙述,列出下表供参考选用。
8、
9、计算DCC内铜管中水流速,计算铜管管径。
10、
G=3600*W*S*N
W=3600*N*S/G
注:G: 水流量,单位m3/h。
W: 铜管内水流速,单位m/s。流速越快,换热效果越好,但系统阻力会增加,流速应控制
在0.6-1.8m/s,常见经济流速可取1.0m/s左右。
    S:铜管截面积,单位m2。铜管常见直径有3/8’’,1/2’’,5/8’’,1’’,常见厚度0.35mm,0.41mm,0.5mm等。
N: DCC与集管焊接的铜管根数。
11、计算DCC传热系数K。DCC传热系数K计算涉及复杂的热力学知识,这里就不再详述
12、
计算原理了。目前一般是根据热力学原理结合试验数据来推断K值计算公式,不同厂家DCC的K值计算公式也不一样。项目上DCC具体选型时,可以向厂家查询计算公式,有的厂家为技术保密,往往不给公式。目前较通用的K值经验公式如下:
液化气燃烧器K=[(30.5*Vy0.725 )-1+(200*W0.8) -1]-1
注:K:DCC传热系数,单位:W/(m2.℃)
      Vy:DCC迎面风速,单位:m/s,等于经过DCC的空气风量/DCC净面积。
W: DCC内铜管水流速,单位:m/s。
13、计算对数平均温差ΔTm。冷冻水温度在DCC中是变化的,为了更准确的选型计算,需要推算出来一个相对准确的温差数值,称为对数平均温差。
14、
  ΔTm=(△T1-△T2)/ln(△T羽毛球柱1/△T2
  逆流时△T1=T1-t2,△T2=T2-t1;其中,T1:空气进口温度;T2:空气出口温度;
  t1:冷冻水进口温度;t2:冷冻水出口温度;ln——自然对数。
15、计算DCC铜管排数。
16、
DCC制冷量=传热系数*单排传热面积*铜管排数*对数平均温差
铜管排数=DCC制冷量/(传热系数*单排传热面积*对数平均温差)
注:单排传热面积=2*排间距*表冷器孔数*孔间距*表冷器净长/片间距-铜管截面积*孔数,单位m2。DCC传热面积计算较复杂,可以直接向厂家查询数值。
二、DCC系统水力平衡计算与调试。
电磁线圈三、
1、DCC内冷冻水阻力。目前常见的DCC内冷冻水阻力损失一般在20-40KPa之间,具体的计算较为复杂,各厂家的经验计算公式也有所不同,在DCC选型时可以向厂家查询。
2、
3、水力平衡计算。为保证DCC系统制冷效果达到设计选型要求,必须保证系统的水力平衡。通常做法是采用一个阀门组来控制多个DCC,阀门组后面采用同程式管路设计,保证每个DCC水压相同。如图所示:
4、
2.1水力平衡计算时先确定最不利管路的阻力,最不利管路最不利点一般位于系统最远点。管道最不利点沿程阻力△Pg =ƛ*L
注:ƛ: 管道沿程阻力系数,单位Pa/m。ƛ与管径、管壁粗糙度、流体种类、流速有关。
    L: 管道长度。
由于管道阻力△Pg计算复杂,特别是ƛ涉及较多流体力学,这里不再详述。目前网络上有很多软件,只要输入相关参数如流量、管径、管道长度,就可以自动生成△Pg
2.2局部阻力。局部阻力主要包好阀门阻力和管件阻力,计算很复杂。对于整个管道系统,直管较长,可以按照沿程阻力的10%-30%来估算局部阻力。对于直管短较短的DCC支管,可将管件折算管道当量长度计算管件阻力,如下表所示。阀门阻力可查询厂家样册来确定。
5、系统阻力计算。系统阻力=管路最高点与水泵的高差+设备阻力+管道最不利点沿程阻力+管件阻力+阀门阻力+DCC阀门组阻力+DCC阻力。其中,设备阻力、阀门阻力、DCC阀门组阻力都可以直接向厂家查询。
6、
7、水力平衡调试。水力平衡调节的实质就是将系统中所有水力平衡阀的测量流量同时调至
设计流量 。实际运行时,DCC系统各阀门组的压力波动较小,较适宜选用静态平衡阀。平衡阀的阀门系数Kv,定义是:当平衡阀全开时,前后差压为1bar时,流经平衡阀的流量。DCC阀门组采用并联形式,各个水力平衡阀的流量与其流量系数Kv值成正比。
8、
水力平衡联调的步骤如下:将系统中的所有阀门调至全开;测量并调节最不利管路最不利点水力平衡阀的开度,使其实际流量等于设计流量;由最不利管路最不利点平衡阀依次向前调整,使其他DCC阀门组的平衡阀实际流量等于设计流量。
由于并联平衡阀流量与Kv成线性比例关系,若系统压力波动,各个DCC阀门组内水流量成同比例波动,这时只要调节主管道阀门开度,就可以一次性使所有DCC阀门组水流量等于设计流量了。
三、DCC常见阀组形式
环形风刀
四、
1、平衡阀+电动阀+蝶阀组合。如下图所示,DCC阀门组回水管采用电动阀+平衡阀+蝶阀组合,其中电动阀采用调节型,负责远程调节冷冻水流量;平衡阀负责此阀门组与其他阀门组之间的水力平衡。
2、
项目实例:合肥彩虹项目。
3、平衡阀+气动阀+蝶阀组合。如下图所示,DCC阀门组回水管采用气动阀+平衡阀+蝶阀组合,其中气动阀采用调节型,负责远程调冷冻水流量,平衡阀负责此阀门组与其他阀门组之间的水力平衡。
4、
项目实例:华星光电t2、t3项目
    两种阀门组的比较:气动阀动作力距比电动阀门大,开关动作速度快,精度高,动作过程中因气体本身的缓冲特性,不易因卡住而损坏,但必须有气源,整体造价高,适用于要求较高的场合。
五、阀组计算选型
六、
阀门选型基本过程原理都一样,在这里就介绍气动阀选型计算过程。
首先计算Cv值,再查询厂家样品手册,确定阀门具体规格型号。注:实际选型参考的Cv应该大于计算出的Cv值。
Cv计算公式:Cv=1.167Kv=1.167*Q*(ρ/△P)1/2
注:Cv:阀门流量系数,英制表示方法,单位gal/min。
    Kv:阀门流量系数,公制表示方法,单位m3/h。
    Q:通过阀门的流量,单位m3/h。
    ρ:流体相对密度系数,公式中以常温15.6℃水为1,实际计算近似取水密度为1。
    △P:阀门压力降,单位为bar,1bar=0.1MPa=100KPa。不同阀门的压损也不同,
制造厂家会给出阀门压损。如山武牌用于冷冻水系统的气动阀,△P在29~49KPa之间。
七、复核DCC系统计算选型是否合理
八、
  系统水泵扬程应大于系统阻力的1.1倍,根据上述DCC计算选型结果来校核设计图中的水泵扬程,也可以来验证整个DCC系统设计选型是否合理可行。
九、DCC及气动阀计算选型实例
十、
  已知南京某个TFT项目洁净室,整体密封性较好,面积1000m2,标高4.0m,上夹层净高度3.0m,洁净度1000级,相对正压10Pa,设计负荷320w/m2,设备排风量12000m3/h,空调系统采用MAU+DCC+FFU组合, MAU制冷量70kw、风量30000m3/h,DCC悬挂式安装,DCC进风23℃,出风20℃,采用14/21℃的中温冷冻水,DCC阀组采用气动阀+平衡阀形式+截止阀形式,请对DCC和气动阀计算选型

本文发布于:2024-09-22 20:31:49,感谢您对本站的认可!

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