评估空压机冷却系统
介绍
随着美国人口的持续增长，工业用水将需要继续下降，以帮助抵消公共供应用水的增加。水冷压缩空气系统为可持续发展管理者提供了一个机会，以减少相关的冷却水消耗和成本。万博足球网站如果不可能切换到风冷空气压缩机，了解成本和液体冷却系统的替代类型是很重要的。
抵消了美国公共供水用水量的增加。
根据美国地质调查局2009年的一项研究，2005年美国的总用水量估计为每天4100亿加仑。自1950年以来，这项名为“美国估计用水”的研究每五年进行一次。2010年用水数据将于2014年首次发布。
报告指出，全国用水量与2000年基本持平，用水量比1980年的峰值下降了5%。1980年到2005年，韩国人口增长了31%(2.3亿~ 3.01亿人)，但需求却停滞了。人口增长导致同期公共供水使用量增加了33%。幸运的是，自1980年以来，用于热电发电、灌溉、自给工业用水和农村家庭/牲畜用水已稳定或减少。
资料来源：2009年第1344号通告，美国地质调查局，“2005年美国估计用水量”。注：2010年用水数据将于2014年首次提供。
美国的人口增长推动了公共供水需求的33%（自1980年以来）。
发电和灌溉用水趋于稳定
自1965年以来，热电一直是取水量最大的一类，2005年占总取水量的49%。1980年，热电厂每天取水量达到2100亿加仑的峰值，而2005年，热电厂每天取水量达到201亿加仑。部分由于1972年修订的《清洁水法》的条款，发电厂越来越多地开始使用湿式循环冷却系统（冷却塔或冷却池）和/或干式循环冷却（风冷）系统，而不是使用直流冷却系统。这在减少发电厂用水需求方面起到了主导作用。
灌溉是用水的第二大类别，而且还在下降。2005年的估计用水量为每天1280亿加仑，比1980年的峰值下降了15%，占总用水量的31%。
- 灌溉用水的平均施用量从1950年的3.55英亩/英亩下降到2005年的2.35英亩/英亩。
- 这一下降归因于更多地使用更高效的喷水灭火系统，而不是洪水系统⁴.
公共供水用水量增加
公共供水是指家庭、商业和工业用水的公共供水系统。2005年，公共供水用水量为每天442亿加仑，比1980年增加了33%。这反映了同期人口增长31%的情况。
- 家庭用途占总数的58%，而商业/工业用途占42%。
- 商业/工业数字是一个包罗万象的数字，包括工业设施、废水处理厂、消防、水池、公园、系统损耗以及所有连接超过15个的建筑物⁵.
自备工业用水减少
工业用水包括用于制造、加工、洗涤、稀释、冷却或运输产品的水;将水加入产品中，或在生产设施内为卫生需要。一些需要大量用水的工业生产食品、造纸、化工、成品油或原金属等商品。工业用水可以由公共供应商提供，也可以自行供应。《清洁水法》(Clean water Act)规定了更严格的水排放质量标准，这可能也鼓励了节约用水。美国地质调查局(U.S. Geological Survey)的数据考察了自供应工业用水的引爆引爆能力。
自备工业用水为每天310亿加仑，从2005年到1980年减少了31%。
- 自备工业用水为每天310亿加仑，从2005年到1980年减少了31%⁷.
- 在“水产养殖业”——养鱼业中，用水量显著增长。
- 采矿业的用水仍然相对平稳
- 这反映出制造业就业人数从1990年到2005年下降了近19%。
- 几个主要用水行业的就业人数下降幅度更大：
- 主要金属制造业下降了31%
- 造纸和石油工业下降了26%
- 化学制造业的就业人数下降了12%。
表2:1950-2005年按用水类别划分的总取水量趋势（美国地质调查局）
资料来源：2009年第1344号通告，美国地质调查局，“2005年美国估计用水量”。注：2010年用水数据将于2014年首次提供。
表3:1950-2005年按来源分列的人口和淡水使用趋势（美国地质调查局）
资料来源：2009年第1344号通告，美国地质调查局，“2005年美国估计用水量”。注：2010年用水数据将于2014年首次提供。
回顾空气压缩机的六种不同类型的冷却系统
大多数空气压缩机设计为在所需流量下接收冷却水，最大入口温度为100ºF，预计最大排放水温度为120ºF至130ºF。评估任何压缩机冷却系统时，应记住这些值。
压缩机冷却系统的评估应包括后冷却器性能，因为其与将提供给压缩空气干燥器的入口温度有关。压缩空气干燥器几乎都设计用于接收在100 psig和100ºF下干燥的进气。当干燥器的温度高于100ºF（额定入口温度）时，干燥器每scfm的水分负荷将显著增加，从而降低流量额定干燥能力。为了正确使用，请注意干燥器的进气温度和进入冷却介质温度（空气或水）的设计接近温度。
除了大型水冷往复式压缩机外，与许多其他常用的流体冷却工业设备相比，大多数旋转式和离心式空气压缩机都有较高的压力损失。只要有可能，每个压缩机（或压缩机组）应位于各自的系统上，以避免影响空气压缩机流量的其他压力损失。
应妥善控制有效的微调冷却器，以有效调节流量和管理功率使用。通常，这些微调冷却器的尺寸能够处理100%的负载，并在紧急情况下保持设备运行。
循环泵的能量使用是流量和压头的函数。不良的流体管道、尺寸和配置会增加压力损失和压头。将冷却器安装在远离压缩机或建筑物屋顶的地方通常也会增加冷却液“压头”，并需要更大的泵。
冷却系统#1：再循环池
再循环冷却水池是本地控制冷却水系统供水的一个选项。只要水池足够大，能够在最恶劣的条件下处理热负荷并保持可接受的温度，它就可以非常有效，尤其是在大型装置中。它们确实有一些固有的局限性：
- 由于周围环境的蒸发造成大量的水分损失
- 池塘中泥沙的持续积累可能会显著降低吸热能力，不能继续使用
- 水处理仍然是必要的
- 补给水通常需要一些费用，如井泵等。
- 仍然需要一个泵站来循环冷却水
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图：水至空气微调冷却器 |
冷却系统#2：微调冷却器
微调冷却器是一种较小的热交换器，仅在热负荷过大或达到峰值时使用。它们的安装是为了补充设计用于处理85-90%时间内所有冷却需求的大型系统。通过在高热负荷期间作为应急备用，微调冷却器可使设施配备较低的耗水系统。微调冷却器可以是管壳式热交换器或机柜封闭式冷却器。
冷却系统#3：干式空气冷却-无需水
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典型的干空气流体冷却系统-通常使用适当的水/乙二醇混合物 |
这些冷却器是闭环冷却系统，通常使用适当的水（60%）和聚乙二醇（40%）混合物（一次性填充）通过翅片管。冷却器是模块式的，每个模块都有一个用于空气冷却的小风扇。随着热负荷的降低，风机将根据需要单独关闭，并在需要时重新启动。干空气冷却系统的额定功率通常为160000 btu/年（250 cfm级），额定功率为4000000 btu/小时（6000 cfm级），其他级别的系统具有特殊尺寸。
风冷热交换器可以制造出2ºF的接近温度，但经济上通常要求5ºF的接近温度。这意味着在这个国家的部分地区，他们可以在很少或没有修剪冷却的情况下处理往复式压缩机的冷却需求。干燥空气冷却系统，当结合一个装饰冷却器，可以为工厂提供一个非常低成本和可靠的替代水冷机。
冷却系统#4：开式蒸发冷却塔
需要最低资本成本的冷却水系统为开放式塔型。在该系统中，加热的回水沿着受控的开放路径流动，通过将环境空气从风扇中移出，并将蒸发水百分比拉入环境空气中，通过持续蒸发对其进行冷却。这些水塔将配备一台较小的循环泵，用于将水输送至冷却区域，并配备一台大马力电机风扇，用于将环境空气输送至冷却水上方并穿过冷却水，以优化蒸发冷却。还有一个用水冲洗或吹扫系统。
这种系统的主要优点是，随着环境温度的升高，蒸发速率通常也会增加，这意味着在北美大多数地区，当在设计范围内正常运行时，它们将提供大约85ºF温度的冷却水。
开式塔冷却器在整个行业中非常普遍，通常被亲切地称为非常有效的“空气清洗器”，这意味着它们可以去除周围空气中的污垢和杂质，从而持续清洁塔。
污染因素以及所需的高水平补充水，使适当和勤奋的水处理和状态监测成为成功安装的先决条件。开放式塔也向工艺水系统注入氧气，这可能会或可能不会造成腐蚀或其他维护问题。
冷却系统#5:带有辅助蒸发冷却辅助炎热天气的闭路冷却塔
在这种类型的系统中，主冷却剂被密封在一个封闭的循环系统中——不暴露在环境空气中，它可能是水——但它通常是适合当地环境低温限制的乙二醇水混合物。这是非常好的设备被冷却，因为它运行的时间很长，没有显著的水处理要求或补充。
该冷却系统配备了一个电机驱动的喷雾泵和喷雾集管，在炎热的天气中向空气冷却的热交换器提供喷雾，并产生蒸发辅助冷却，类似于前面描述的开放式塔。
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典型的逆流蒸发开式塔 |
典型的带蒸发器的闭路冷却液塔 |
冷却系统#6：带蒸发的闭环冷却
带有蒸发系统的闭环冷却系统需要额外用水，水量大小在很大程度上取决于环境条件。还有一个电机驱动的冷却液循环泵和电机驱动的主冷却空气风扇，类似于开放式冷却塔。还需要标准泵站。也可能需要进行一些冲洗或吹扫。
根据设计和运行条件，这种类型的冷却塔使用平行流、横流或逆流。与采用蒸发冷却的开放式冷却塔相比，闭路冷却系统具有较高的初始成本，但也具有一些优势，当运行条件要求时，这些优势可能非常显著。
在压缩空气系统中，工艺用水必须能够全年满负荷运行。这意味着保持清洁、可靠的冷却液回路至关重要。在开放式水塔中进行此操作需要进行适当且勤奋的水处理和维护。闭环系统基本上将压缩机冷却液与所有空气环境中的外部污染物隔离：
- 这减少了需要关闭冷却系统进行清洁的频率
- 这种冷却器需要水处理过滤的循环水体积较小
- 压缩机冷却液通常需要最少的处理
- 在干燥运行期间（天气较冷），无需喷雾蒸发，因此无需补给水
- 这些装置，像许多中央冷却水系统一样，与另一个冷却水源或冷却器一起安装。当温度过高需要时，这些微调冷却器将从主冷却器中冷却流体。
结论
随着美国人口的持续增长，工业用水需要继续下降，以抵消公共供水用水的增加。压缩空气系统为能源经理提供了减少相关冷却水消耗和成本的机会。了解冷却系统的成本和替代类型是重要的第一步。万博app取款
所有方案均优于“直流”市政用水。不断增长的法规和控制只会进一步增加这些成本。开式蒸发塔和闭环蒸发塔的实际成本可能会更高，水处理成本、水处理法规、下水道成本和附加费也会更高。如果设施不能简单地将水冷式空气压缩机转换为风冷式空气装置，那么干燥器-冷却器系统（带微调）的成本最低，结果也非常可预测。
欲了解更多信息，请访问www.hitachi-america.us/airtech
相似冷却系统文章参观www.ghtac.com/万博足球网站sustainability-projects/coulding-systems
尾注
⑨2005年美国的估计用水量，琼·F·肯尼、南希·L·巴伯、苏珊·S·哈森、克里斯汀·S·林西、约翰·K·洛夫莱斯和莫莉·A·莫平，美国内政部，美国地质调查局，弗吉尼亚州雷斯顿，2009年，第1344号通告，第页
²同上，表14，《美国估计用水趋势》，第43页
同上，第42页
⁴如上,第45页
⁵同上，第16页
⁶同上，第32页
⁷如上,第1页
