蒸發冷卻技術在飲料生產中的應用

摘 要：在飲料生產工藝中，冰水冷卻原水的過程能耗非常大，利用熱回收型蒸發冷卻技術，對冷卻過程采用梯級冷卻方式，部分替代冰水的冷量，達到節能降耗的目的。

關鍵詞：蒸發冷卻；疊加冷卻；梯級利用；轉輪

1 概述

飲料生產過程中，冷凍液氨制冷系統是生產能耗較大的工序。冰水主要用于生產原水的工藝冷卻過程，0℃液氨通過板式換熱器將原水由常溫冷卻到4.0℃，平均降幅為16℃。目前冰水的制備工藝為采用高品質冷源0℃液氨一次冷卻而成，溫度一次降幅過大，能源未能梯級使用，存在一定的節能空間。利用余熱組合蒸發冷卻技術，對冰水的制備采用梯級冷卻方式，部分替代氨冷卻的制冷量，達到節約能源目的。

2 蒸發冷卻

蒸發冷卻是利用水在空氣中具有的吸熱蒸發能力，在自然環境的條件下，通過水與空氣之間的充分對流熱濕交換；水吸收空氣傳遞的顯熱，在空氣溫度下降的同時，形成水的吸熱蒸發，進入空氣的水蒸氣帶走了水汽化所需的大量潛熱，形成水溫和對流空氣溫度的同步下降[1]。蒸發冷卻存在以下五個換熱過程[2]：

備注：冷卻塔進水溫度T水，冷卻塔進風濕球溫度T濕，冷卻塔進風干球溫度T干。

3 熱回收型蒸發冷卻

在飲料生產過程中，每天都會產生一定量的高溫冷凝水，由于飲料廠所在地區具有全年氣溫較高、濕度較大等特點，本方案充分利用各項資源，采用熱回收疊加冷卻復合工藝，利用高溫冷凝水對除濕轉輪進行再生，同時除濕后的高溫干燥熱空氣，利用兩級降溫，換熱轉輪降溫以及冷卻塔降溫。獲得了最大的冷卻水降溫效果，使系統主要工作在曲線5的狀況。

蒸發冷卻系統投入使用后，系統產生的冷水通過板式換熱器冷卻原水，原水前后溫差數據計算如表2所示：

表2 原水平均冷卻溫差

根據上述數據可知，系統平均水溫降幅為6.3℃。

4 能效分析

根據現場運行記錄數據，9月1日～3日三天累計制冷量為5042kW，消耗電能669kWh，系統平均COP達到7.54。同期冰水機房的主機制冷量為1171kW，電耗為280kW，冰水主機的COP為4.18。

由此可見，熱回收型蒸發冷卻系統在飲料生產過程中與冰水系統梯級利用，前后對原水進行冷卻，達到冷量的合理化利用，具有可觀的節能效果。

5 結束語

本方案將余熱利用與蒸發冷卻技術相結合，產生的冷水與氨制冷冰水綜合利用，對飲料生產的原水進行梯級冷卻，達到能量的合理化利用，具有良好的節能效果與經濟價值。

參考文獻

[1]江億.間接蒸發冷卻技術——中國西北地區可再生干空氣資源的高效應用[J].暖通空調2009，39（9）：1-4.

[2]趙榮義.空氣調節[M].北京：中國建筑工業出版社，2009：61-66.