水蓄冷系统自然分层储水池布水系统设计
一、工程概况
本工程位于四川省成都市的一套错峰运行热回收空调系统,蓄水池采用的是现浇钢筋混凝土水池,形状为方形。
二、蓄冷形式的选择
考虑经济适用性能以及建造施工难度,本蓄冷系统采用自然分层水蓄冷形式。
三、蓄冷池布水系统的设置
自然分层系统主要是利用冷热水密度的不同,使温度低的冷水向下运动,温度高的热水向上运动,从而实现冷热水的分层。
从热力学原理我们可以知道,两个温度不同的物体放在一起它们之间会有热传递,我们的蓄冷池水层也一样,会在冷热水层中间形成一个温度过度层,我们叫它斜温层,这个斜温层一方面会把我们的冷水冷量传递给热水(由于传递速率不大,冷量流失不多),另一方面又能起到一个冷热区域隔离的作用,因此蓄冷效果的好坏直接受到斜温层的影响,斜温层越稳定,那么我们的冷热区域热量混合就越少,所以自然分层蓄水池的关键是在冷热水层间建立稳定的斜温层。
1、布水管路系统的形式选择
本工程的储水池为方形,根据国内外实际运行经验,选择H型布管形式更加有效,因此我方对本工程也采用H型的布管形式,如下图所示:
布水器分为上下两层,上部为热水的进出口,下部为冷水的进出口,为了防止有压水扰动斜温层,冷水布水器的出水孔设置在管道的下部,热水布水器的出水孔设置在管道的上部,出水孔的宽度一般控制在管道圆周的90°—120°范围内,如下图所示:
冷水出水孔热水出水口
2、布水器的设计计算
由于蓄冷系统的冷热水温度相差不大,通常小于20℃,所以水的密度差不大,形成的斜温层不是很稳定,因此要求布水器出口的水流速度足够小,以免造成对斜温层的扰动破坏,那么我们就需要一个适当的Fr 数以及Re 数,来保证斜温层的稳定,根据国内外经验,要保证维持稳定的斜温层,Fr ≤2,Re=(240—280),具体的计算式及各参数的含义如下: Fr=[]2/)21(g /ρρρ-h L Q
其中Q 为进口最大流量,m ³/h ,g 为重力加速度,9.8m/s2,h 为最小进水口高度,m
ρ1为进口水密度,Kg/m ³, ρ2为储水池内水密度,Kg/m ³,L 为布水器的有效长度,m 。
Re=q/v2
其中q 为布水器单位长度的流量,m ³/s;v 为进口水的运行粘度,㎡/s 。
根据我们的需求运行工况,把数据带入以上两式,就可以求出相应的布水管在水池的最小高度h ,以及布水管单位长度上的出水孔个数及出水孔的大小孔径。
3、布水器管径配置计算
根据主机的额定供水量控制水流速度在1.2m/s 查设计手册求出管径。
4、水泵及水—水板式换热器的选择
根据流量及流速控制扬程,进行水泵的选型,板换根据负荷量进行选择。
5、管网的布置根据现场实际情况根据建筑给排水施工图集综合考虑。