CN110260675B - 一种空冷水冷并联系统及其能耗控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空冷水冷并联系统，包括：所述的空冷水冷并联系统包括：蒸汽发生器；空冷换热机构，其与所述蒸汽发生器相连通；第一节流阀，其连通设置在所述蒸汽发生器和所述空冷换热机构之间；水冷换热机构，其与所述蒸汽发生器相连通；第二节流阀，其连通设置在所述蒸汽发生器和所述水冷换热机构之间；其中，通过调节所述第一节流阀和所述第二节流阀，进而调整饱和蒸汽进入所述空冷换热机构和所述水冷换热机构的比例；通过调节节流阀开度，并计算分流比，在使用不同厂家不同型号的节流阀时，通过确定分流比来调整节流阀的阀门开度，进而快速的确定最高的比能耗值，提高换热效率。本发明还提供一种空冷水冷并联系统的能耗控制方法。

Description

一种空冷水冷并联系统及其能耗控制方法

技术领域

本发明涉及一种空冷水冷并联系统及其能耗控制方法，属于电厂冷却领域。

背景技术

目前火力发电厂冷凝器主要有空冷及水冷两种方式。直接空冷方式具有占地面积小、运行费用低、节水等优点，在水资源短缺的地区得到广泛应用；但是同时也具有一次性投资大、设备结构复杂、整体运行效率低、受环境因素和季节性变化影响很大等缺点。相比之下，直接水冷具有投资少、运行效率高、技术可靠等优点；但是水冷方式需要建立水冷塔会占用较大面积土地，且在使用过程中耗水量较大，长期单一使用会对当地水资源造成破坏。有学者曾做过干湿并联冷减少能耗的研究，但未涉及分流比及并联系统最佳功耗方面的研究。

本发明通过定义“比能耗”来评价换热效率，在外界环境一定时给出一种通过改变蒸汽进入空冷与水冷换热器的分流比，在保证蒸汽冷凝效果的前提下，换热效率最大的工作方案。

发明内容

本发明设计开发了一种空冷水冷并联系统，能够调节第一节流阀和第二节流阀的阀门开度，改变饱和蒸汽进入空冷换热器和水冷换热器中的比例，提高换热效率。

本阀门还设计开发了一种空冷水冷并联系统的能耗控制方法，通过控制第一节流阀和第二节流阀的阀门开度，进而控制空冷换热机构中饱和蒸汽的流量占总流量的分流比，在保证冷凝效果的前提下实现最大的比能耗。

本发明提供的技术方案为：

一种空冷水冷并联系统，包括：

所述的空冷水冷并联系统包括：

蒸汽发生器；

空冷换热机构，其与所述蒸汽发生器相连通；

第一节流阀，其连通设置在所述蒸汽发生器和所述空冷换热机构之间；

水冷换热机构，其与所述蒸汽发生器相连通；

第二节流阀，其连通设置在所述蒸汽发生器和所述水冷换热机构之间；

其中，通过调节所述第一节流阀和所述第二节流阀，进而调整饱和蒸汽进入所述空冷换热机构和所述水冷换热机构的比例；

所述空冷换热机构包括：

空冷凝汽器，其一端设置有第一进口，另一端设置有第一出口，所述第一进口通过所述第一节流阀与所述蒸汽发生器相连通；

第一冷凝水水箱，其与所述第一出口相连通；

轴流风机，其设置在所述空冷凝汽器的下部；

所述水冷换热机构包括：

水冷换热器，其顶部通过第二节流阀与所述蒸汽发生器相连通，所述水冷换热器的一端设置有第二进口，另一端设置有第二出口；

第二冷凝水水箱，其连通设置在所述水冷换热器的底部；

冷却水恒温系统；

连接管，其一端分别穿过所述第二进口和所述第二出口后，与所述冷却水恒温系统一端连通；

水泵，其一端与所述连接管的另一端相连通，另一端与所述恒温系统的另一端相连通；

所述的空冷水冷并联系统的能耗控制方法包括：

启动蒸汽发生器，控制第一节流阀和第二节流阀的阀门开度，改变饱和蒸汽进入空冷换热机构和水冷换热机构的体积进行换热，使比能耗值最大，并且确定所述比能耗最大时的分流比；

其中，所述比能耗的经验公式为：

Q_A＝q_mA·r+q_mA·C_p(t-t`)；

Q_W＝q_mW·r+q_mW·C_p(t-t``)；

式中，Q_A为单位时间内空冷换热机构的换热流量，Q_W为单位时间内水冷换热机构的换热流量，P_A为单位时间内输入空冷换热机构用于冷却饱和蒸汽的功率，P_W为单位时间内输入水冷换热机构的用于冷却饱和蒸汽的功率；q_mA为单位时间内饱和蒸汽在空冷换热机构中的质量流量，r为气化潜热，C_p为冷凝水的定压比热容，t为饱和蒸汽的初始温度，t`为饱和蒸汽经过空冷换热机构换热后的流出温度；q_mW为单位时间内饱和蒸汽在水冷换热机构中的质量流量，r为气化潜热，C_p为冷凝水的定压比热容，t``为饱和蒸汽经过水冷换热器换热后的流出温度；

所述分流比包括：

所述空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比

所述水冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比

或者

所述水冷换热机构中饱和蒸汽流量与所述空冷换热机构中饱和蒸汽流量的分流比i＝q_m,A:q_m,W。

优选的是，其特征在于，所述第一节流阀开度与所述第二节流阀开度调节比例为：100％：0～100％或者30％～60％：100％。

优选的是，所述第一节流阀与所述第二节流阀开度比例为：100％：15％。

优选的是，所述单位时间内饱和蒸汽在空冷换热机构的质量流量为：

式中，t为测量时间，V₁为在测量时间内第一冷凝水水箱中的冷凝水体积，ρ为水的密度；

所述单位时间内饱和蒸汽在水冷换热机构中的质量流量为：

式中，V₂为在测量时间内第二冷凝水水箱中的冷凝水体积。

本发明所述的有益效果：通过调节节流阀开度，并计算分流比，在使用不同厂家不同型号的节流阀时，通过确定分流比来调整节流阀的阀门开度，进而快速的确定最高的比能耗值，找到换热效率最高的流量分配比，提高换热效率。同时，本发明通过定义“比能耗”来评价换热效率，在外界环境一定时给出一种通过改变蒸汽进入空冷与水冷换热器的分流比，在保证蒸汽冷凝效果的前提下，换热效率最大的工作方案。

附图说明

图1为本发明所述的空冷水冷并联系统的结构示意图。

图2为本发明所述的空冷水冷并联系统的比能耗随分流比变化图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1-2所示，本发明提供一种空冷水冷并联系统，包括：蒸汽发生器110、第一节流阀120、第二节流阀130、空冷凝汽器210、第一冷凝水箱230、水冷换热器310、第二冷凝水箱320、冷却水恒温系统330以及水泵340。

如图1所示，蒸汽发生器110能够产生连续稳定的饱和蒸汽，在蒸汽发生器110的出汽口连通有三通管，蒸汽发生器110通过三通管分别与空冷换热机构和水冷换热机构相连通，第一调节阀130连通设置在蒸汽发生器110和空冷换热机构之间，用于调节饱和蒸汽进入空冷换热机构中的体积，第二调节阀120连通设置在蒸汽发生器110和空冷换热机构之间，用于调节饱和蒸汽进入水冷换热机构中的体积。通过调节第一节流阀130和第二节流阀120的阀门开度，进而调整饱和蒸汽进入空冷换热机构和水冷换热机构中的比例。

空冷换热机构包括：空冷凝汽器210、轴流风机220和第一冷凝水箱230，空气冷凝器210一端设置有第一进口，另一端设置第一出口，第一进口与第一节流阀130相连通，在第一节流阀130和空冷凝汽器之间还连通设置有第一压力表，用于监测饱和蒸汽的压力，第一出口处连通有第一冷凝水箱230，用于接收经过换热的冷凝水。在第一出口处还设置有第一温度传感器，用于检测第一出水口的水温。在空气冷凝器210的下部，设置有轴流风机220，用于对空冷凝汽器进行降温。

在本发明中，作为一种优选，选用干式空冷A型换热器，通过调节风机转速可以改变换热器的换热效果，换热器的换热板间装有锯齿形翅片以加强换热效果。

水冷换热机构包括：水冷换热器310、第二冷凝水箱320、冷却水恒温系统330以及水泵340，水冷换热器310的一端设置有第二进口，另一端设置有第二出口，水冷换热器310的顶部通过第二节流阀与蒸汽发生器110相联通，底部与第二冷凝水箱相连通，连接管的一端分别穿过第二进口和第二出口后与冷却水恒温系统330的一端相连通，水泵340的一端与连接管的另一端连通，另一端与冷却水恒温系统330的另一端相连通，形成可循环的水冷换热机构，通过冷却水恒温系统330进行冷却水温度调节，经过水冷换热器换热的蒸汽冷凝后经第二冷凝水箱320排出。

在本发明中，选用管壳式换热器作为水冷换热机构中饱和蒸汽的流量冷却装置。

在水冷换热器310中，用于冷却的冷却水流经设置在水冷换热器内部的连接管，蒸汽流经管外并经第二出口排出至第二冷凝水箱中，在第二出水口出还设置有温度传感器，冷却水依靠水泵340进入到水冷换热器中，第二进口处冷却水的温度保持恒定。

空冷换热机构中饱和蒸汽的流量输入功率用于使空冷换热机构中饱和蒸汽的流量蒸汽散热，该输入功率由风扇功率构成。

水冷换热机构中饱和蒸汽的流量输入功率用于使水冷换热机构中饱和蒸汽的流量蒸汽散热，该输入功率由水泵功率及保持冷却水入口温度恒定的系统的功率构成。

本发明还提供一种空冷水冷并联系统的能耗控制方法，启动蒸汽发生器，控制第一节流阀和第二节流阀的阀门开度，改变饱和蒸汽进入空冷换热机构和水冷换热机构的体积进行换热，使比能耗值最大，并且确定所述比能耗最大时的分流比；

具体如下：

步骤一、在蒸汽发生器中加入足量水，密封好后启动蒸汽发生器，进行预热，预热40min至蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽，设置水泵的功率为15W，轴流风机的功率为15W，冷却水恒温系统功率为20W，试验温度6℃，准备进行试验；

在启动蒸汽发生器之气进行气密性检查和仪表校准；

其中，蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽的温度为98.1℃；

步骤二、调整第一节流阀和第二节流阀的阀门开度，改变饱和蒸汽进入空冷换热机构和水冷换热机构中的体积，进行换热；

其中，第一节流阀开度与所述第二节流阀开度调节比例为：100％：0～100％和30％～60％：100％；

步骤三、分别测量第一出口和第二出口出冷凝水的温度以及第一冷凝水箱和第二冷凝水箱中的冷凝水体积，进行分流比和比能耗计算；

其中，分流比包括：空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比、水冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或者水冷换热机构中饱和蒸汽流量与空冷换热机构中饱和蒸汽流量的比例；

比能耗的经验公式为：

空冷换热机构中饱和蒸汽的流量占总流量的比例i_A为：

水冷换热机构中饱和蒸汽的流量占总流量的比例i_W为：

水冷换热机构中饱和蒸汽流量与所述空冷换热机构中饱和蒸汽流量的分流比i＝q_m,A:q_m,W。

其中，Q_A为单位时间内空冷换热机构的换热流量，Q_W为单位时间内水冷换热机构的换热流量，P_A为单位时间内输入空冷换热机构用于冷却蒸汽的功率，P_W为单位时间内输入水冷换热机构的用于冷却蒸汽的功率。

单位时间内空冷换热机构的换热流量Q_A的计算公式为：

Q_A＝q_mA·r+q_mA·C_p(t-t`)，

式中，q_mA为单位时间内饱和蒸汽在空冷换热机构中的质量流量，r为气化潜热，C_p为冷凝水的定压比热容，t为饱和蒸汽的进入空冷换热机构的初始温度，t`为饱和蒸汽经过换热后的流出温度；

单位时间内水冷换热机构的换热流量Q_W的计算公式为：

Q_W＝q_mW·r+q_mW·C_p(t-t``)，

式中，q_mW为单位时间内饱和蒸汽在水冷换热机构中的质量流量，r为气化潜热，C_p为冷凝水的定压比热容，t为饱和蒸汽的进入水冷换热机构的初始温度，t``为饱和蒸汽经过换热后的流出温度。

单位时间内饱和蒸汽在空冷换热机构的质量流量为：

式中，t为测量时间，V₁为在测量时间内第一冷凝水水箱中的冷凝水体积，ρ为水的密度；

单位时间内饱和蒸汽在水冷换热机构中的质量流量为：

式中，V₂为在测量时间内第二冷凝水水箱中的冷凝水体积。

实施例1

步骤一、在蒸汽发生器中加入足量水，密封好后启动蒸汽发生器，进行预热，预热40min至蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽，设置水泵的功率为15W，轴流风机的功率为15W，冷却水恒温系统功率为20W，试验温度6℃，准备进行试验；

在启动蒸汽发生器之气进行气密性检查和仪表校准；

其中，蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽的温度为98.1℃；

步骤二、调整第一节流阀和第二节流阀的阀门开度，改变饱和蒸汽进入空冷凝汽器和水冷换热器中的体积，进行换热，换热时间为5min；

其中，第一节流阀开度与所述第二节流阀开度调节比例为：100％：0，此时将饱和蒸汽全部流进空冷凝汽器中；

步骤三、测量第一出口的温度为11.9℃，第一冷凝水箱中的冷凝水体积V₁为270ml，进行分流比和比能耗计算；

其中，分流比包括：空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或水冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或水冷换热机构中饱和蒸汽流量与空冷换热机构中饱和蒸汽流量的比例；

将体积转化为质量流量

q_m1W＝0kg/s，V₂＝0

计算换热量：

Q_1A＝q_mA·r+q_mA·Cp·(t-t₁')＝2355.609J，Q_1W＝0J；

计算空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比，

计算比能耗

当饱和蒸汽全部进入到空冷换热机构中时，经过计算，分流比i_1A＝1，比能耗为η₁＝47.122J/W。

实施例2

步骤一、在蒸汽发生器中加入足量水，密封好后启动蒸汽发生器，进行预热，预热40min至蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽，设置水泵的功率为15W，轴流风机的功率为15W，冷却水恒温系统功率为20W，试验温度6℃，准备进行试验；

在启动蒸汽发生器之气进行气密性检查和仪表校准；

其中，蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽的温度为98.1℃；

步骤二、调整第一节流阀和第二节流阀的阀门开度，改变饱和蒸汽进入空冷换热机构和水冷换热机构中的体积，进行换热，换热时间为5min；

其中，第一节流阀开度与所述第二节流阀开度调节比例为：100％：15％；

步骤三、测量第一出口的温度为9.6℃，第一冷凝水箱中的冷凝水体积V₁为248ml，第二出口的温度为23.20℃，第二冷凝水箱中的冷凝水体积V₂为22ml，进行分流比和比能耗计算；

其中，分流比包括：空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或水冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或水冷换热机构中饱和蒸汽流量与空冷换热机构中饱和蒸汽流量的比例；

将体积转化为质量流量：

计算换热量：

Q_2A＝q_mA·r+q_mA·Cp·(t-t₂')＝2171.614J，

Q_2W＝q_mW·r+q_mW·Cp·(t-t₂``)＝188.476J，

计算空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比，

计算比能耗：

综上，在保持空冷换热机构的节流阀阀门开度不便，水冷换热机构的节流阀阀门开度调至15％时，经过计算，比能耗为η₂＝47.202J/W，分流比i_2A＝92/100。

实施例3

步骤一、在蒸汽发生器中加入足量水，密封好后启动蒸汽发生器，进行预热，预热40min至蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽，设置水泵的功率为15W，轴流风机的功率为15W，冷却水恒温系统功率为20W，试验温度6℃，准备进行试验；

在启动蒸汽发生器之气进行气密性检查和仪表校准；

其中，蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽的温度为98.1℃；

步骤二、调整第一节流阀和第二节流阀的阀门开度，改变饱和蒸汽进入空冷换热机构和水冷换热机构中的体积，进行换热，换热时间为5min；

其中，第一节流阀开度与所述第二节流阀开度调节比例为：100％：30％；

步骤三、测量第一出口的温度为9.3℃，第一冷凝水箱中的冷凝水体积V₁为234ml，第二出口的温度为24℃，第二冷凝水箱中的冷凝水体积V₂为36ml，进行分流比和比能耗计算；

其中，分流比包括：空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或水冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或水冷换热机构中饱和蒸汽流量与空冷换热机构中饱和蒸汽流量的比例；

将体积转化为质量流量：

计算换热量：

Q_3A＝q_mA·r+q_mA·Cp·(t-t₃')＝2050.001J，

Q_3W＝q_mW·r+q_mW·Cp·(t-t₃``)＝308.015J，

计算空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比，

计算比能耗：

综上，在保持空冷换热机构的节流阀阀门开度不便，水冷换热机构的节流阀阀门开度调至30％时，经过计算，比能耗为η₃＝47.160J/W，分流比i_3A＝87/100。

实施例4

步骤一、在蒸汽发生器中加入足量水，密封好后启动蒸汽发生器，进行预热，预热40min至蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽，设置水泵的功率为15W，轴流风机的功率为15W，冷却水恒温系统功率为20W，试验温度6℃，准备进行试验；

在启动蒸汽发生器之气进行气密性检查和仪表校准；

其中，蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽的温度为98.1℃；

步骤二、调整第一节流阀和第二节流阀的阀门开度，改变饱和蒸汽进入空冷换热机构和水冷换热机构的体积，进行换热，换热时间为5min；

其中，第一节流阀开度与所述第二节流阀开度调节比例为：100％：45％；

步骤三、测量第一出口的温度为9.2℃，第一冷凝水箱中的冷凝水体积V₁为221ml，第二出口的温度为26.8℃，第二冷凝水箱中的冷凝水体积V₂为49ml，进行分流比和比能耗计算；

其中，分流比包括：空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或水冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或水冷换热机构中饱和蒸汽流量与空冷换热机构中饱和蒸汽流量的比例；

将体积转化为质量流量：

计算换热量：

Q_4A＝q_mA·r+q_mA·Cp·(t-t₄')＝1936.42J，

Q_4W＝q_mW·r+q_mW·Cp·(t-t₄``)＝417.332J，

计算空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比，

计算比能耗：

综上，在保持空冷换热机构的节流阀阀门开度不便，水冷换热机构的节流阀阀门开度调至45％时，经过计算，比能耗为η₄＝47.075J/W，分流比i_4A＝82/100。

实施例5

步骤一、在蒸汽发生器中加入足量水，密封好后启动蒸汽发生器，进行预热，预热40min至蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽，设置水泵的功率为15W，轴流风机的功率为15W，冷却水恒温系统功率为20W，试验温度6℃，准备进行试验；

在启动蒸汽发生器之气进行气密性检查和仪表校准；

其中，蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽的温度为98.1℃；

步骤二、调整第一节流阀和第二节流阀的阀门开度，改变饱和蒸汽进入空冷换热机构和水冷换热机构中的体积，进行换热，换热时间为5min；

其中，第一节流阀开度与所述第二节流阀开度调节比例为：100％：60％；

步骤三、测量第一出口的温度为8.2℃，第一冷凝水箱中的冷凝水体积V₁为180ml，第二出口的温度为32.9℃，第二冷凝水箱中的冷凝水体积V₂为90ml，进行分流比和比能耗计算；

其中，分流比包括：空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或水冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或水冷换热机构中饱和蒸汽流量与空冷换热机构中饱和蒸汽流量的比例；

将体积转化为质量流量：

计算换热量：

Q_5A＝q_mA·r+q_mA·Cp·(t-t₅')＝1579.681J，

Q_5W＝q_mW·r+q_mW·Cp·(t-t₅``)＝758.882J，

计算空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比，

计算比能耗：

综上，在保持空冷换热机构的节流阀阀门开度不便，水冷换热机构的节流阀阀门开度调至60％时，经过计算，比能耗为η₅＝46.771J/W，分流比i_5A＝67/100。

实施例6

步骤一、在蒸汽发生器中加入足量水，密封好后启动蒸汽发生器，进行预热，预热40min至蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽，设置水泵的功率为15W，轴流风机的功率为15W，冷却水恒温系统为20W，试验温度6℃，准备进行试验；

在启动蒸汽发生器之气进行气密性检查和仪表校准；

其中，蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽的温度为98.1℃；

步骤二、调整第一节流阀和第二节流阀的阀门开度，改变饱和蒸汽进入空冷换热机构和水冷换热机构中的体积，进行换热，换热时间为5min；

其中，第一节流阀开度与所述第二节流阀开度调节比例为：100％：75％；

步骤三、测量第一出口的温度为8.4℃，第一冷凝水箱中的冷凝水体积V₁为176ml，第二出口的温度为33.4℃，第二冷凝水箱中的冷凝水体积V₂为94ml，进行分流比和比能耗计算；

其中，分流比包括：空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或水冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或水冷换热机构中饱和蒸汽流量与空冷换热机构中饱和蒸汽流量的比例；

将体积转化为质量流量：

计算换热量：

Q_6A＝q_mA·r+q_mA·Cp·(t-t₆')＝1544.087J，

Q_5W＝q_mW·r+q_mW·Cp·(t-t₆``)＝791.955J，

计算空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比，

计算比能耗：

综上，在保持空冷换热机构的节流阀阀门开度不便，水冷换热机构的节流阀阀门开度调至75％时，经过计算，比能耗为η₆＝46.721J/W，分流比i_6A＝65/100。

实施例7

步骤一、在蒸汽发生器中加入足量水，密封好后启动蒸汽发生器，进行预热，预热40min至蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽，设置水泵的功率为15W，轴流风机的功率为15W，冷却水恒温系统功率为20W，试验温度6℃，准备进行试验；

在启动蒸汽发生器之气进行气密性检查和仪表校准；

其中，蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽的温度为98.1℃；

步骤二、调整第一节流阀和第二节流阀的阀门开度，改变饱和蒸汽进入空冷换热机构和水冷换热机构中的体积，进行换热，换热时间为5min；

其中，第一节流阀开度与所述第二节流阀开度调节比例为：100％：75％；

步骤三、测量第一出口的温度为7.8℃，第一冷凝水箱中的冷凝水体积V₁为155ml，第二出口的温度为39.8℃，第二冷凝水箱中的冷凝水体积V₂为115ml，进行分流比和比能耗计算；

其中，分流比包括：空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或水冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或水冷换热机构中饱和蒸汽流量与空冷换热机构中饱和蒸汽流量的比例；

将体积转化为质量流量：

计算换热量：

Q_7A＝q_mA·r+q_mA·Cp·(t-t₇')＝1361.145J，

Q_7W＝q_mW·r+q_mW·Cp·(t-t₇``)＝958.631J，

计算空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比，

计算比能耗：

综上，在保持空冷换热机构的节流阀阀门开度不便，水冷换热机构的节流阀阀门开度调至75％时，经过计算，比能耗为η₇＝46.396J/W，分流比i_7A＝57/100。

实施例8

步骤一、在蒸汽发生器中加入足量水，密封好后启动蒸汽发生器，进行预热，预热40min至蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽，设置水泵的功率为15W，轴流风机的功率为15W，冷却水恒温系统功率为20W，试验温度6℃，准备进行试验；

在启动蒸汽发生器之气进行气密性检查和仪表校准；

其中，蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽的温度为98.1℃；

步骤二、调整第一节流阀和第二节流阀的阀门开度，改变饱和蒸汽进入空冷换热机构和水冷换热机构中的体积，进行换热，换热时间为5min；

其中，第一节流阀开度与所述第二节流阀开度调节比例为：90％：100％；

步骤三、测量第一出口的温度为7.4℃，第一冷凝水箱中的冷凝水体积V₁为145ml，第二出口的温度为39.0℃，第二冷凝水箱中的冷凝水体积V₂为125ml，进行分流比和比能耗计算；

其中，分流比包括：空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或水冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或水冷换热机构中饱和蒸汽流量与空冷换热机构中饱和蒸汽流量的比例；

将体积转化为质量流量：

计算换热量：

Q_8A＝q_mA·r+q_mA·Cp·(t-t₈')＝1274.137J，

Q_8W＝q_mW·r+q_mW·Cp·(t-t₈``)＝1043.383J，

计算空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比，

计算比能耗：

综上，在保持水冷换热机构的节流阀阀门开度不便，空冷换热机构的节流阀阀门开度调至90％时，经过计算，比能耗为η₈＝46.350J/W，分流比i_8A＝54/100。

实施例9

步骤一、在蒸汽发生器中加入足量水，密封好后启动蒸汽发生器，进行预热，预热40min至蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽，设置水泵的功率为15W，轴流风机的功率为15W，冷却水恒温系统功率20W，试验温度6℃，准备进行试验；

在启动蒸汽发生器之气进行气密性检查和仪表校准；

其中，蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽的温度为98.1℃；

步骤二、调整第一节流阀和第二节流阀的阀门开度，改变饱和蒸汽进入空冷换热机构和水冷换热机构中的体积，进行换热，换热时间为5min；

其中，第一节流阀开度与所述第二节流阀开度调节比例为：60％：100％；

步骤三、测量第一出口的温度为7.5℃，第一冷凝水箱中的冷凝水体积V₁为109ml，第二出口的温度为41.9℃，第二冷凝水箱中的冷凝水体积V₂为161ml，进行分流比和比能耗计算；

其中，分流比包括：空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或水冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或水冷换热机构中饱和蒸汽流量与空冷换热机构中饱和蒸汽流量的比例；

将体积转化为质量流量：

计算换热量：

Q_9A＝q_mA·r+q_mA·Cp·(t-t₉')＝957.647J，

Q_8W＝q_mW·r+q_mW·Cp·(t-t₉``)＝1337.375J，

计算空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比，

计算比能耗：

综上，在保持水冷换热机构的节流阀阀门开度不便，空冷换热机构的节流阀阀门开度调至60％时，经过计算，比能耗为η₉＝45.900J/W，分流比i_9A＝40/100。

实施例10

步骤一、在蒸汽发生器中加入足量水，密封好后启动蒸汽发生器，进行预热，预热40min至蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽，设置水泵的功率为15W，轴流风机的功率为15W，冷却水恒温系统共功率为20W，试验温度6℃，准备进行试验；

在启动蒸汽发生器之气进行气密性检查和仪表校准；

其中，蒸汽发生器产生连续稳定的饱和蒸汽的温度为98.1℃；

步骤二、调整第一节流阀和第二节流阀的阀门开度，改变饱和蒸汽进入空冷换热机构和水冷换热机构中的体积，进行换热，换热时间为5min；

其中，第一节流阀开度与所述第二节流阀开度调节比例为：30％：100％；

步骤三、测量第一出口的温度为6.8℃，第一冷凝水箱中的冷凝水体积V₁为36ml，第二出口的温51.8℃，第二冷凝水箱中的冷凝水体积V₂为234ml，进行分流比和比能耗计算；

其中，分流比包括：空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或水冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比或水冷换热机构中饱和蒸汽流量与空冷换热机构中饱和蒸汽流量的比例；

将体积转化为质量流量：

计算换热量：

Q_10A＝q_mA·r+q_mA·Cp·(t-t₁₀')＝316.638J，

Q_8W＝q_mW·r+q_mW·Cp·(t-t₉``)＝1911.500J，

计算空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比，

计算比能耗：

综上，在保持水冷换热机构的节流阀阀门开度不便，空冷换热机构的节流阀阀门开度调至30％时，经过计算，比能耗为η₁₀＝44.563J/W，分流比i_10A＝13/100。

表1

综上，如图2表1所示，通过调节第一节流阀和第二节流阀的阀门开度，调整饱和蒸汽进入空冷换热机构和水冷换热机构中的体积，计算相应的分流比和比能耗，最终确定在第一节流阀和第二节流阀的阀门开度比为：100％:15％，空冷换热机构中饱和蒸汽的流量占总流量的比例i_A＝92/100时，比能耗值最高。

通过调节节流阀开度，并计算分流比，在使用不同厂家不同型号的节流阀时，通过确定分流比来调整节流阀的阀门开度，进而快速的确定最高的比能耗值，找到换热效率最高的流量分配比，提高换热效率。

本发明通过定义“比能耗”来评价换热效率，在外界环境一定时给出一种通过改变蒸汽进入空冷与水冷换热器的分流比，在保证蒸汽冷凝效果的前提下，换热效率最大的工作方案。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (4)

1.一种空冷水冷并联系统的能耗控制方法，其特征在于，

所述的空冷水冷并联系统包括：

蒸汽发生器；

空冷换热机构，其与所述蒸汽发生器相连通；

第一节流阀，其连通设置在所述蒸汽发生器和所述空冷换热机构之间；

水冷换热机构，其与所述蒸汽发生器相连通；

第二节流阀，其连通设置在所述蒸汽发生器和所述水冷换热机构之间；

其中，通过调节所述第一节流阀和所述第二节流阀，进而调整饱和蒸汽进入所述空冷换热机构和所述水冷换热机构的比例；

所述空冷换热机构包括：

空冷凝汽器，其一端设置有第一进口，另一端设置有第一出口，所述第一进口通过所述第一节流阀与所述蒸汽发生器相连通；

第一冷凝水水箱，其与所述第一出口相连通；

轴流风机，其设置在所述空冷凝汽器的下部；

所述水冷换热机构包括：

水冷换热器，其顶部通过第二节流阀与所述蒸汽发生器相连通，所述水冷换热器的一端设置有第二进口，另一端设置有第二出口；

第二冷凝水水箱，其连通设置在所述水冷换热器的底部；

冷却水恒温系统；

连接管，其一端分别穿过所述第二进口和所述第二出口后，与所述冷却水恒温系统一端连通；

水泵，其一端与所述连接管的另一端相连通，另一端与所述恒温系统的另一端相连通；

所述的空冷水冷并联系统的能耗控制方法包括：

启动蒸汽发生器，控制第一节流阀和第二节流阀的阀门开度，改变饱和蒸汽进入空冷换热机构和水冷换热机构的体积进行换热，使比能耗值最大，并且确定所述比能耗最大时的分流比；

其中，所述比能耗的经验公式为：

Q_A＝q_mA·r+q_mA·C_p(t-t`)；

Q_W＝q_mW·r+q_mW·C_p(t-t``)；

式中，Q_A为单位时间内空冷换热机构的换热流量，Q_W为单位时间内水冷换热机构的换热流量，P_A为单位时间内输入空冷换热机构用于冷却饱和蒸汽的功率，P_W为单位时间内输入水冷换热机构的用于冷却饱和蒸汽的功率；q_mA为单位时间内饱和蒸汽在空冷换热机构中的质量流量，r为气化潜热，C_p为冷凝水的定压比热容，t为饱和蒸汽的初始温度，t`为饱和蒸汽经过空冷换热机构换热后的流出温度；q_mW为单位时间内饱和蒸汽在水冷换热机构中的质量流量，r为气化潜热，C_p为冷凝水的定压比热容，t``为饱和蒸汽经过水冷换热器换热后的流出温度；

所述分流比包括：

所述空冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比

所述水冷换热机构中饱和蒸汽流量占总流量的分流比

或者

所述水冷换热机构中饱和蒸汽流量与所述空冷换热机构中饱和蒸汽流量的分流比i＝q_m,A:q_m,W。

2.根据权利要求1所述的空冷水冷并联系统的能耗控制方法，其特征在于，所述第一节流阀开度与所述第二节流阀开度调节比例为：100％：0～100％或者30％～60％：100％。

3.根据权利要求2所述的空冷水冷并联系统的能耗控制方法，其特征在于，所述第一节流阀与所述第二节流阀开度比例为：100％：15％。

4.根据权利要求3所述的空冷水冷并联系统的能耗控制方法，其特征在于，所述单位时间内饱和蒸汽在空冷换热机构的质量流量为：

式中，t为测量时间，V₁为在测量时间内第一冷凝水水箱中的冷凝水体积，ρ为水的密度；

所述单位时间内饱和蒸汽在水冷换热机构中的质量流量为：

式中，V₂为在测量时间内第二冷凝水水箱中的冷凝水体积。

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