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复叠式水源高温热泵机组在饮料包装行业的应用
2013-07-24  来源:广州恒星    发布者:admin

1.前言
      饮料加工是个能耗大户。日前,据中国饮料工业协会透露,《饮料制造能耗限额》标准开始试行。 标准一起草人、中国饮料工业协会高级工程师马泽生表示,节能环保应该是饮料行业应该紧抓不放的热点。新形势下行业竞争加剧,使饮料企业对饮料装备、原材料、包装等需求提出了更高的要求,高效、节能、降耗、清洁生产是必然的发展趋势。通过技术进步和自主创新来抓好节能环保工作,是企业发展的社会责任。


       在饮料无菌灌装生产线上,需要使用高温热水(75℃~90℃)对包装清洗杀菌,然后需要使用低温冷冻水(5℃~20℃)对包装进行冷却定型,冷热量是具有一定互补性的。传统工艺中,加热靠燃油蒸汽锅炉,制冷靠冷水机,除了采用板换进行了部分热回收外,没有更多的节能措施,使用复叠式水源高温热泵机组,可以同时实现高温制热与低温制冷功能,应用于无菌饮料前处理设备。
 

2.系统工作原理

       就制冷/热泵机组而言,任何系统的单一制冷剂都有其固定的运行范围(指制冷剂的冷凝温度与蒸发温度区间),若实际的运行工况超出了合理范围,都会引起机组的保护报警乃至故障停机。采用双系统的复叠式设计,两个系统分别冲灌两种不同的制冷剂,其中A制冷剂可运行在高冷凝温度区间,而另一制冷剂B可运行于低蒸发温度区间;两系统通过中间蒸发冷凝器的热平衡实现热量传递,从而达到整个机组的稳定运行,在以A制冷剂高冷凝温度产生高温热水的同时,也实现了以B制冷剂低蒸发温度产生低温冻水。系统如下图所示:
 

3.复叠式水源高温热泵机组特点

①、机组分中温侧和高温侧两个不同的系统,两个独立系统通过复叠换热技术、双制冷剂耦合换热技术和水系统耦合技术整合于一体,通过复叠换热技术和双制冷剂耦合换热技术把热水进一步提升到85℃,并能在80℃进水、85℃出水这一工况长期、稳定运行。

②、在制取高温热水的同时产出*低7℃的冻水,满足饮料罐装过程冷却工艺的要求;

③、项目产品水体为热源,机组运行稳定、安全,可以实现水体的循环利用,运行过程无任何有害物质排放,是一种清洁环保的制热方式;

④、机组采用智能化控制,维护简单。

机组的应用如下图所示:

4.实验验证
        使用中央空调冷(热)水机组综合性能测试台,对复叠式水源高温热泵样机进行测试,样机的型号为80HW-36WH,中温侧制冷剂使用R22,高温侧制冷剂使用R124a,测试的结果与理论计算的结果对比如下表:
 

       由上表对比可知,机组制热量比理论计算值大10%,输入功率比理论计算值大17%,电流比理论计算值大15%,COP比理论计算值小5%,排气温度基本一致,考虑到压缩机的效率及管路和阀件的压降损失等,上述结果仍在合理范围内。


5.结论
       对于饮料包装行业,使用复叠式水源高温热泵机组,在制取85℃的高温热水时,可以免费获得7℃的冷冻水,机组综合能效比高达3.0,节能效果非常显著。(作者:研发部张有)

 

 

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