凝縮水とは何ですか?定義、機能、温度、システムの基本

凝縮水とは何ですか?直接的な答え

凝縮水は、水冷冷凍システムまたはチラー システムの凝縮器から廃熱を運び出し、冷却塔、蒸発凝縮器、または別の熱除去装置に送る水流です。冷水ループは建物またはプロセスを冷却します。凝縮器の水ループは逆の働きをします。凝縮器内の冷媒から熱を奪い、その熱を外気に排出します。

一言で言えば、凝縮水は水冷冷却システムの高温側の作動媒体であり、凝縮器内の冷媒から熱を吸収し、冷却塔を通して大気中に放出する水です。

水冷チラーを備えた機械室を開けると、通常、2 つの別々の水ループが見えます。冷水ループは約 44°F (6.7°C) で蒸発器を出て、エア ハンドラーまたはプロセス熱交換器を通過します。復水器の水ループは、およそ 95°F (35°C) で復水器を出て、工場の屋上または横にある冷却塔に流れ、蒸発によって冷却された後、約 85°F (29.4°C) で復水器に戻ります。

• これはフロースルー回路です。同じ水がポンプであちこちに送り出されますが、オープンタワーでは水は空気にさらされているため、蒸発と漂流によって常に一部の水が除去されます。
• 一般的な設計条件では、凝縮器の水流量はおよそ 冷却 1 トンあたり 2.5 ～ 3 ガロン/分 (kW あたり 0.045 ～ 0.054 L/秒) .
• 標準設計では、凝縮水は約 85°F (29.4°C) で凝縮器に入り、約 95°F (35°C) で出ます。
• これは冷水と同じではないため、従来の冷却プラントでは 2 つのループを決して混合してはなりません。
• 水質、流量、温度は、コンプレッサーが消費する電力量を直接制御します。

これらの詳細を正しく把握することは、多くのプラント所有者が期待しているよりも重要です。凝縮器の水ループが小さすぎると、凝縮圧力が上昇し、コンプレッサーの出力が増加し、機器の寿命が短くなります。このガイドの残りの部分では、ループがどのように機能するか、どのような設計条件を使用するか、およびサービス中に何が問題になる可能性があるかについて説明します。

冷凍サイクル内での凝縮水の仕組み

凝縮水は、4 段階の冷凍サイクルの一部にすぎません。その役割を理解するには、まず冷媒側を追ってください。コンプレッサーは冷媒ガスの圧力と温度を上昇させます。高温高圧のガスが凝縮器に流れ込みます。凝縮器の水は凝縮器を通過し、そのガスから熱を吸収します。熱を除去すると、ガスが凝縮して液体に戻ります。次に、液体は膨張装置を通過し、圧力と温度が低下し、蒸発器で熱を受け取ります。ここで冷水が生成されます。

コンプレッサーの仕事により冷媒に熱が加えられるため、凝縮器の水が吸収しなければならない熱量は常に冷却負荷よりも大きくなります。 COP 5.0 の 100 トンチラーはおおよその廃棄物を除去します 凝縮器での120トンの熱 : 冷却負荷による 100 トンとコンプレッサーの仕事量 20 トン。設計者は、チラーの銘板冷却負荷ではなく、この合計に基づいて凝縮器の水流と冷却塔のサイズを決定します。

1. 復水器の水ポンプは、約 85°F (29.4°C) の水を冷却塔の盆地から汲み上げます。
2. 水は凝縮器チューブを通って流れ、冷媒ガスから熱を吸収し、約 95°F (35°C) で排出されます。
3. 温水は冷却塔の上部に戻り、充填材に噴霧されます。
4. タワーを通って引き込まれた空気により、水のごく一部が蒸発します。蒸発により熱が奪われ、水の温度が下がります。
5. 冷却された水はたらいに集まり、ポンプで凝縮器に戻されます。このサイクルが継続的に繰り返されます。

一部の設計では、復水器の水ループは完全に閉じられており、2 番目のオープンタワー ループに接続されたプレート熱交換器によって冷却されます。この配置は、地域冷却プラントや、凝縮器回路が機器を保護するために特殊な流体を使用する必要がある建物で一般的です。動作原理は同じです。凝縮水は、放出された熱を大気中に移動させる媒体です。

凝縮水と冷水: 2 つのループ、2 つのジョブ

工場室で最もよくある混乱は、冷水ループと復水器水ループを混同することです。どちらの回路もチラー周囲の水システムですが、異なる温度で動作し、異なる機器を使用するため、決して相互に接続してはなりません。

このループの中では「供給」と「帰還」という言葉も逆の視点で使われています。冷水供給は蒸発器から出て建物に供給されるため、冷たいです。冷却器の観点から見ると、凝縮器の水供給は、冷却塔から出て凝縮器に入る水であり、約 85°F です。仕様またはトラブルシューティング中に温度を引用する前に、どの点について話しているのかを必ず定義してください。

一般的な凝縮器の水温、流量、設計条件

温帯気候の標準的な水冷プラントは、凝縮水が凝縮器に入るように設計されています。 85°F (29.4°C) そしてそれをそのままにしておきます 95°F (35°C) 、現地の設計湿球温度で 10°F (5.6°C) の範囲。

射程、進入、湿球: すべてを制御する 3 つの用語

• 範囲は冷却塔全体の水の温度降下であり、凝縮器全体の温度上昇と同じ値です。 85/95 設計では、範囲は 10°F です。
• アプローチは、タワーから出る冷水と周囲の湿球温度との差です。 5 ～ 7°F のアプローチが一般的です。 3°F を押し上げると、タワーのサイズとファンのエネルギーが余分に発生し、チラーのゲインはほとんどなくなります。
• 湿球は理論上の限界です。冷却塔は水を周囲の湿球温度以下に冷却できないため、地域の湿球データによって塔のサイジングの基準が設定されます。

流量はレンジから直接決まります。凝縮器によって拒否される熱は、米国の慣用単位での 500 x GPM x レンジに等しくなります。ここで、500 は水の密度、比熱、および変換係数の積です。 COP 5.0 の 300 トンのチラーは、凝縮器で約 360 トンの熱を遮断します。 10°F の範囲では、凝縮器の水流は約 864 gpm (360 x 24 / 10) になります。実際の流量需要を計算するときは、固定値を仮定するのではなく、チラー メーカーの全負荷 COP を確認してください。

コンデンサー側: 水冷コンデンサーの種類

凝縮器の水ループは、凝縮器が冷媒から水に熱を効率的に伝達する場合にのみ機能します。 4 つの基本的な水冷コンデンサー設計が市場を支配しており、それぞれが異なる容量範囲と建物タイプに適しています。

シェルアンドチューブ水冷コンデンサー

シェルアンドチューブコンデンサーでは、水がチューブ内を流れ、高温の冷媒ガスがシェル内のチューブを取り囲みます。この設計は、表面積が大きく、チューブを洗浄できるため、約 20 ～ 30 トンを超えるチラーや産業用冷凍プラントの標準となっています。パッケージ化されたユニットの多くは、取り外し可能なエンドプレートを備えた保守可能な設計を採用しているため、汚れが生じた場合でもチューブをブラッシングできます。 15 ～ 20 年間稼働するプラントの場合、 KCWSシリーズシェルアンドチューブ水冷コンデンサー マリングレードのウォーターボックスと交換可能なチューブを備えた、実用的でメンテナンス可能な選択肢です。

OEM/ODM KCWS シリーズ シェルおよびチューブ水冷コンデンサー メーカー、工場 中国の KCWS シリーズ シェルおよびチューブ水冷凝縮器メーカーおよび卸売 KCWS シリーズ シェルおよびチューブ水冷凝縮器として 製品を見る→

シェルアンドコイルコンデンサー

シェルアンドコイルコンデンサーは、連続的に溶接されたコイルをシェルの内側に巻き付けています。ガスケット付きカバーがないため漏れ経路が減少しますが、コイルを機械的に洗浄することはできません。これらは主に、チューブの表面が化学物質の循環のみによって洗浄される小型のパッケージ型チラーで使用されます。

チューブインチューブ（同軸）コンデンサー

同軸コンデンサーは、水を内管内に置き、冷媒をその周りの環状に置きます。これらはコンパクトで、中程度の汚れにも耐えられるため、小型チラー、水源ヒートポンプ、専用の熱回収ユニットに広く使用されています。向流配置により、小さなエンベロープ内で良好な熱伝達が得られます。

ろう付けプレートコンデンサー

ろう付けプレート熱交換器は、冷媒と水用の狭いチャネルを備えたステンレス鋼プレートのスタックを使用します。これらは非常に高い熱伝達係数と小さな設置面積を備えているため、50 ～ 500 トンの範囲の最新のスクリューおよびスクロール冷凍機のほとんどでこれらが使用されています。冷媒側の体積が小さいため充填量は低くなりますが、水側の流路はチューブに比べて詰まりやすいため、十分なろ過が必要です。

そもそもなぜ復水器水を使用するのでしょうか?空冷と水冷のトレードオフ

復水器の水により、ポンプ、パイプ、塔、水処理、メンテナンスが追加されます。その成果はエネルギー効率です。 85°Fの水は95°Fの夏場の空気よりもはるかに効果的に熱を遮断するため、水冷チラーは冷媒をより低い温度で凝縮させ、コンプレッサーの作動が少なくなります。市販の水冷チラーの標準条件での全負荷効率は約 0.55 ～ 0.70 kW/トンですが、同等サイズの空冷ユニットは通常 1.0 ～ 1.3 kW/トンで動作します。このギャップは、チラーのカタログや ASHRAE の参照データに広く文書化されており、年間長時間稼働するプラントで大幅な部分負荷の節約をもたらします。

通常、プラントが大規模で長時間稼働している場合、または夏の気温により空冷チラーの能力が低下するような暑い気候にある場合には、水冷ルートが有利です。地元の水が高価である場合、水の制限が厳しい場合、または建物に冷却塔を設置する余地がない場合には、損失となります。そのため、一部の所有者はドライまたはハイブリッドの代替品を選択します。

水冷化を決定する場合は、コンデンサーとチラーを慎重に適合させる必要があります。完成品を見てみると 水冷チラーパッケージ これには凝縮器回路が含まれており、蒸発器、凝縮器、および制御装置がすでに 1 つのシステムとしてサイズ設定されているため、統合作業と後でのトラブルシューティングを節約できます。

カスタム水冷チラーのサプライヤー、会社 Zhejiang Kaidi Refrigeration Equipment Co., Ltd. は、中国の水冷チラーのサプライヤーであり、カスタム水冷チラーであり、ソリューションを提供しています。 製品を見る→

実際に重要な復水器の水質、処理、メンテナンス

復水器の水ループは、ほとんどの建物で最も汚れた水回路です。開放型冷却塔では、水が空気、塵、昆虫、鳥の排泄物、太陽光にさらされます。処理せずに放置すると、その水は 1 ～ 2 シーズン以内に復水管にスケールを付着させ、バイオフィルムを成長させ、配管を腐食させます。

スケーリングと汚れ

補給水に溶けている硬度ミネラルは塔内で水を加熱蒸発させると析出します。凝縮器チューブのスケールは断熱材として機能します。高温の冷媒ガスは効率的に熱を放出できないため、凝縮圧力が上昇し、コンプレッサーの消費電力が増加し、冷却能力が低下します。 ASHRAE ハンドブックでは、ほとんどの場合、接近時の数度の上昇が汚れの最初の症状であるため、凝縮器全体の圧力降下と接近温度を測定することを推奨しています。

腐食と浸食

塩化物、溶存酸素、浮遊物質は凝縮器管や塔のコンポーネントを攻撃します。銅管はアンモニアが豊富な環境では急速に腐食します。ステンレス鋼は高塩化物の下では穴が開く可能性があります。そして、高い水流速度によりチューブの入口端が浸食されます。銅管内の設計水速度を 10 フィート/秒 (3 m/s) 未満に保ち、適切な塩素と濾過制御を適用することで、これらのケースのほとんどを回避できます。

水処理とモニタリング

• ほとんどのオープンタワーシステムでは、導電率と濃度サイクルをブローダウンによって管理して、pH を 7.5 ～ 9.0 の範囲に保ちます。
• 地域の補給水の化学的性質に適したスケール防止剤と殺生物プログラムを使用してください。
• 冷却期には凝縮器接近温度、水側圧力降下、および流量を毎週監視します。
• バスケットストレーナーまたは側流ろ過を設置して、洗面器に入る浮遊物質を除去します。
• 硬水地域では、凝縮器の材質を選択する前に補給水の硬度を確認してください。白銅またはコーティングされたチューブは、普通の銅よりも腐食性の高い水を処理します。

水を節約する代替品

オープンタワー システムでは、大量の水分が蒸発します。通常、 冷却範囲 10°F ごとに循環流量の 1% 。したがって、約 860 gpm で循環する 300 トンのプラントでは、ブローダウンとドリフトをカウントする前に、設計負荷での蒸発により毎分およそ 8 ～ 9 ガロンが失われます。乾燥地域や水の多い場所では、多くの所有者が別個の冷却塔を蒸発凝縮器に置き換えます。これにより、工場で製造された単一の機械に凝縮器と冷却塔が組み合わされ、配管ループが短くなります。のようなユニット KD LNシリーズ蒸発凝縮器 また、ポンプヘッドと凝縮器はコンプレッサーの近くに設置されているため、水量も減少します。水がさらに不足している場合は、閉回路タワーと空冷ハイブリッド システムが現実的な解決策となります。

OEM/ODM KDLN シリーズ蒸発凝縮器メーカー、工場 - 浙江 Kaid 中国 KDLN シリーズ蒸発コンデンサー メーカーおよび卸売 KDLN シリーズ蒸発コンデンサー oem/odm 工場として、浙江省... 製品を見る→

よくある凝縮水の問題、原因、確認事項

チラーの故障に関する苦情のほとんどは、凝縮器側に遡ります。以下の表は、サービス作業で最もよく見られる障害と、根本原因を示す簡単なチェックを示しています。

クリーンなベースラインに代わるものはありません。チラーが新品または新しく掃除されたときは、凝縮器の水温、アプローチ、流量、冷媒圧力を記録します。比較対象となる既知の良好な数値セットがあれば、将来の問題を検出するのがはるかに簡単になります。コンデンサーを冷却システムの残りの部分に適合させる場合にも同じ原則が当てはまります。そのため、当社では機械の見積もりを行う前に、購入者に完全な機器の選択について説明します。同様の決定を下している場合は、次のガイドを参照してください。 冷蔵倉庫用途に適した凝縮ユニットの選択 低温プラントのコンテキストでの選択ロジックを説明します。

信頼性の高い復水器水システムのためのサイジングと設計の考慮事項

冷却器の公称冷却負荷ではなく、設計条件でコンプレッサーによって拒否される熱に応じて凝縮器の水ループのサイズを決定します。この 1 つの決定によって、タワーのサイズ、ポンプ流量、パイプのサイズ、運用コストが制御されます。

凝縮器の熱負荷は、冷却負荷にコンプレッサーの熱を加えたものと等しくなります。設計条件のチラーの場合、冷却負荷 x (1 1/COP) として推定します。全負荷 COP が 5.0 の 200 トンのチラーは約 240 トン (200 x 1.2) を廃棄し、10°F の範囲では約 576 gpm (240 x 24 / 10) の凝縮水が必要です。ポンプがループ内にある場合はポンプ モーターの熱を追加し、高温時のタワーのパフォーマンスに小さな安全マージンを追加します。

• 設計湿球は、覚えている暑い夏の午後からではなく、地域の気候データ (通常は 1% の設計条件) から選択します。
• アプローチを 5 ～ 7°F の範囲に保ちます。小規模なアプローチではタワーのコストは高くなりますが、コンプレッサーの動力を節約できるため、ライフサイクル コストを評価します。
• 停止を許容できないプラントのポンプとタワーには少なくとも N 1 の冗長性を提供します。ポンプの曲線と凝縮器の圧力降下を一致させることが重要です。
• ポンプ出力、侵食、および空気分離のバランスをとるために、パイプ速度を 4 ～ 10 フィート/秒 (1.2 ～ 3 m/s) の間で設計します。
• 化学薬品供給用のタップ、サンプル用タップ、導電率制御、ブローダウンドレンなど、初日から水処理を計画します。
• 寒冷地では、タワーの洗面器、露出した配管、排水設備の凍結防止を含めます。

オプションをより広範囲に表示するには、次のことができます。 当社のコンデンサー製品ラインナップをご覧ください 設計基準を修正する前に、空冷式、水冷式、および蒸発式凝縮器の構成を比較します。

凝縮水に関するよくある質問

1. 凝縮水とは簡単に言うと何ですか?

凝縮水は、水冷冷却システムの凝縮器で冷媒から熱を奪う水です。凝縮器で熱を吸収し、冷却塔に運び、空気中に放出し、さらに冷たくなって戻ってくるというループを繰り返します。

2. 復水器水と冷水は同じですか?

いいえ、冷水は蒸発器によって約 44°F で生成され、冷却されるスペースに送られる冷水です。凝縮器水は、冷却塔内の熱を排除する約 85 ～ 95°F の温水です。 2 つのループは別個のものであり、混合しないでください。

3. 凝縮水の温度は何度にすべきですか?

一般的な設計では、凝縮器の水は約 85°F (29.4°C) で凝縮器に入り、約 95°F (35°C) で出ます。正確な値は、冷却塔のアプローチと局所の湿球温度によって異なります。

4. 凝縮水はなぜ処理が必要なのですか?

冷却塔は水を空気、汚れ、硬度鉱物、藻類、微生物にさらすためです。処理を行わないと、凝縮器チューブ内にスケールとバイオフィルムが形成され、凝縮圧力が上昇し、エネルギー使用量が増加します。チューブやタワーの腐食も機器の寿命を縮める可能性があります。

5. 凝縮器の水流量が少なすぎるとどうなりますか?

流量が少ないと、凝縮器全体の水温上昇が増大し、凝縮圧力が上昇します。チラーはより多くの電力を消費し、能力が低下し、高圧安全装置が機械をトリップさせる可能性があります。通常の原因は、ストレーナの詰まり、ポンプインペラの磨耗、バランシングバルブの閉塞などです。

6. 復水器給水システムではどのくらいの水が使用されますか?

開放型冷却塔では、蒸発、漂流、ブローダウンによって水が失われます。蒸発だけでもおおよそ 冷却範囲10°Fごとに循環速度の1パーセント 。したがって、約 860 gpm で循環する 300 トンのプラントでは、ブリードオフとドリフトをカウントする前に、設計荷重で約 8 ～ 9 gpm が蒸発する可能性があります。

結論: 復水器の水で最も重要なこと

復水器の水は細かいことではありません。凝縮圧力、コンプレッサー出力、チラーの寿命が決まります。基本事項: 設計時に供給を 85°F 近くに保ち、範囲を約 10°F に保ち、排出される熱に合わせた流量を維持し、水を処理し、アプローチ温度を監視します。

最良の復水器水ループとは、適切なサイズの塔、洗浄可能な復水器チューブ、正しいポンプ流量、簡単な水処理、ベースライン テスト記録など、誰もが一度だけ考えるものです。この組み合わせにより、予測可能なメンテナンスを伴う数十年のサービスが提供されます。当社の工場は 1995 年以来、商業および産業プラント向けに水冷凝縮器、蒸発凝縮器、パッケージ型チラーを製造してきました。そのため、上記の故障モードのほとんどを現場で確認してきました。

復水器の水ループのサイズを調整する場合、または新しいプラント用に水冷復水器を選択する場合は、次のことができます。 弊社のエンジニアリングチームにお問い合わせください 設計の湿球、冷却負荷、水質データを使用します。これらは、レイアウトにコミットする前に、コンデンサーとループをアプリケーションに適合させるのに役立ちます。