端盖式胶球清洗装置的水阻、球损， 故障率与实用性的讨论

摘要： 本文以流体力学、热力学、传热学为基础理论，结合已知领域的研究数据，从多个方面分析了“端盖式胶球清洗装置”的原理，送回球压差的形成及其水阻对冷却泵、制冷机耗能的影响，海绵球的堵塞事故，收球网不可拆装清污排堵的危害，胶球收发转换机构的故障，死机的原因和不死机的条件。揭示了该系统仍处在课题研究阶段，实际应用还要解决的几个问题。

Abstract： This article in fluid mechanics, thermodynamics, heat transfer study as the theoretical basis, combined with the known areas of research data, from eight aspects analysis the principle of double flow head tube box, back ball pressure difference of formation and water resistance of cooling pump, chiller energy consumption influence, sponge ball accident wear.

关键词： 压差、水阻、能耗、事故磨损、故障率、实用性。

Keywords: Differential pressure, water resistance, energy consumption, accidents and wear, failure rate, practicality.

 

有人问 ： “端盖式胶球清洗装置为什么容易死机 ？为什么海绵球不见了？”，越来越多人问：“为什么端盖式胶球清洗装置的冷却泵都要 增加6~10m扬程？”，“端盖式胶球清洗装置的收球网怎么拆出清污排堵？”

今天就分享一篇深度好文—— 《双流程封头管箱清洗一体机技术分析》， 图文并茂，从10个方面分析了双流程封头管箱清洗一体机的优缺点。虽然有些分析定义有待商榷，但总体是专业、客观、积极的。披露了 端盖式胶球清洗装置 的神秘面纱，对国民经济的可持续发展与国策民生，是强烈的职业道德和社会责任 ！

查专业文献，在 《一个回路的冷凝器自动清洗与二个回路水阻、球损、能耗差别的讨论》 发表后，行业认识到一个回路的冷凝器自动清洗存在五项缺陷！催生了“ 双流程封头管箱冷凝器自动清洗 ”，自 《冷凝器自动清洗“双流程封头箱”的水阻、球损、故障率和实用性的讨论》九 发表后，它更名为“ 集成式冷凝器自动清洗装置 ”，现在更名为“ 端盖式冷凝器胶球清洗装置 ”。

应用户及同行要求，《双流程封头管箱清洗一体机技术分析》征得原作者同意，经整理转载如下：

双流程封头管箱清洗一体机技术分析：系统总装图如下

系统工作原理： 清洗系统初始处于待机状态，冷凝器自然运转，当执行机构接收到清洗指令时，执行机构驱动集球器内的内芯旋转180度，与进水管连接的口和与封头连接的口打开，集球舱成为与进水管并联的支管，依靠进水分流的作用力将舱内的胶球带到封头进水腔，胶球在进水作用下随机分配到铜管内进行清洗，胶球清洗完毕后被出水腔三个喇叭状滤网拦截收集；当清洗系统收到收球指令时，执行机构驱动内芯旋转180度，清洗机构进水连接口和封头连接口关闭，同时与封头出水腔连接口和出水管连接口打开，机构并联在出水回路中，在水流的作用下，胶球经过收球槽进入集球舱，水流经过出口的滤网流出，胶球留在舱内，完成收球过程，待机等待下一个清洗循环。（自动加药和反冲洗过程省略）

结构分析： 封头内部进水腔倾斜布置一曲面滤网，发球口集成在隔板上开在滤网内，以保证不会被滤网阻挡。出水腔内将半圆分成三个部分，分别布置一个末端开小口的喇叭形滤网，末端小口都伸进隔板上集成的收球舱内。主要作用有两个，一，增大有效过滤面积，减小压力损失；二收集胶球，避免胶球丢失。

隔板结构由原来的平板演变而来，在隔板与封头连接的位置，扩展一个方形腔，中间用板隔开，上口与封头上收球口连接，下口与封头上发球口连接，形成清洗机构在封头内部的收发球通道。

封头进水腔滤网外侧设置一个反冲洗口，用于冲刷滤网上拦截下的大颗粒污垢和排污。封头出水腔收球网外侧设置九个反冲喷口，用于冲走吸附在收球网内的胶球。

（收球滤网和安装图）

（隔板、收球接口、送回球方形腔）

（送回球方形腔）

（隔板、收球接口）

（清洗机构的送回球转换阀）

（ 送回球转换阀收球路线图）

（送回球转换阀发球路线图）

 

综上结构工艺分析与图解，系统优缺点分析：

优点：

1. 系统集成度高，结构紧凑，安装方便，可直接与机组厂家合作，现场安装与常规机组无异，无需多余管路和空间安放常规清洗系统的主机设备；

2. 无附加发球动力，依靠水力自动发球，节能；

3. 无额外电磁阀或电动阀，单向阀，理论上系统故障率低；

4. 外观美观整齐。

缺点：

1. 系统运行时并联在回路中，因机构内结构的复杂度和设计的功能取向性，必然产生比较大的压力损失；

2. 系统结构紧凑，虽然可以降低支路压力损失，但也无法避免支路进出口压力相差不大；

3. 由缺点1和2引起的收发球动力不足，影响发球速度和从而影响清洗效果；

4. 隔板上的收发球辅助通道结构不利于水流形成层流，多个突变弯道和界面变化除了造成较大的压损，还易引起涡流或湍流。（常规90度弯头的压损等于5倍当量长度计算）

5. 收发球机构发球的引水点和收球的出水点都在中间位置，导致机构内存在一个死区，收球时，胶球集中到出口滤网附近堵塞通道，压损随着胶球的增多而增大；发球时扩散到死区内的胶球难以受到引入水的动力，而无法发射到封头进水舱内，收球率和发球率难以保证。

6. 收发球机构内对外滤网，封头内的进水口滤网和出水口喇叭状滤网组成了胶球循环的封垢的主要部件就是冷凝器的换热铜管。凝结的水垢和胶球碎屑在封闭空间内难以排出，由于滤网的多孔吸附作用，容易附着在各个滤网上，尤其是收发球机构内的对外滤网，进一步增加支路运行时的阻力和压损，还可能导致胶球无法回收。

7. 滤网组成的封闭空间内随着污垢浓度的增加，使冷凝器内的水的浊度增加，同时增加内部冷却水的粘度系数，改变流体特性；

8. 封头内滤网和主机成为一体，维护滤网和清除内部污垢时增加了难度

9. 视窗长期接触污垢浓度高的水，内表面容易因污染失效，变为不透明，看不清内部的海绵球。

10. 封头组件和冷凝器无分离隔断措施，任何故障都将引起机组停机。

（ 外观图）

（ 内部结构）

（收球网堵球情况）

（ 收球网背面图）

（ 冷凝器进水送球腔内侧）

（进水挡板、送球进水管口，送球压差组件）

 

总结：

以上图文分析及某电子厂的实物图片，与几年前《冷凝器自动清洗“双流程封头箱”的水阻、球损、故障率和实用性的讨论》，双流程封头箱尚未解决的7个问题比较，分析它的变与不变：

1、送球路线的压降有增无减。 进水主管中的挡水板面积加大、网减小，主管过流截面减小。送球支管多个直角弯，无导流，水阻更大；

2、收球路线的压降有增无减。 出水主管的挡水面积加大，收球网有效过水面积减小；收球支管多个直角弯，无导流，水阻更大；

3、海绵球的事故性磨损、丢失有增无减。 见收球网内积满约4批次的海绵球！还有连续高效清洗的能力吗？

4、3个异形收球网无法拆出清洗保养，仍未解决；

5、少了5个止回阀、2个电动阀的事故磨损;

6、少了观球器的冗余复杂动作；

7、少了左右送球的错误设置。

主要问题的分析： 送球路线的压降有增无减；收球路线的压降有增无减；海绵球的堵塞丢失有增无减，3个异形收球网不能拆出清洗保养。 这种多次更名，不仅没有解决主要问题，而是沿着错误的方向越陷越深！注定了它对冷却泵、空调主机的额外能耗有增无减。

我们不认同 《双流程封头管箱清洗一体机技术分析》 的2个观点：

1、 “外观美观整齐”，“ 节省空间”， 如果为了外观美观、节省空间这个虚名，而冷却泵、空调主机每年多耗电354000KWh!见《冷凝器自动清洗“双流程封头箱”的水阻、球损、故障率和实用性的讨论》，这种得失取舍，是否每个知情的用户都愿意接受？

2、 “无附加发球动力，依靠水力自动发球，节能。”；表面 是减少了发球机的功率0.75KW，实质是增加了冷却泵扬程约10m，冷却泵增加功率30%。以1000RT空调主机为例，冷却泵功率由55KW升为75KW， 不仅不节能，而且多耗能19.25KW/h，多耗能25.67倍。