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冷冻水箱设计

浏览次数: 日期:2014-06-03

工业冷却系统中,经常设置冷冻水箱,这是工业冷却系统区别于普通空调系统一个最显著的特征,其目的有三:排气、恒温、快速补水。这说明了冷冻水箱在系统中是非常重要的设备,如果设计不合理,将导致水温波动超过规定范围,影响生产。下面从系统、控制、结构等方面,来说明冷冻水箱的设计要求。
冷冻水箱设计的主要任务是确定冷冻水箱的容积。


常见的工业冷却系统流程如下:

 

 在实际的使用过程中,由于客户负荷变化非常大,从0%~100%都有可能出现,且出现的几率几乎没有规律可循,这就给冷冻水箱的设计提出了更高的要求。为解决这个问题,我们从最不利的情况来分析设计冷冻水箱,只要在最不利情况下能满足要求,则整个系统即可以满足要求。实际使用过程中最不利的工况:冷水机组从卸载到待机状态开始,负荷到达最大值100%。
为计算设计冷冻水箱容积V(M3),还需要如下参数:
1、制冷量Q,单位:KW;
2、冷水机组防频繁启动间隔时间t1,单位:MIN;
3、冷水机组从启动到满载100%加载时间t2,单位:MIN;
4、冷冻水要求最低温度T3,单位:℃;
5、冷冻水要求最高温度T4,单位:℃;
6、水的密度:1000KG/M3;
7、水的比热:4.187KJ/KG.℃
8、安全系数N;
9、水箱内的水温为平均水温;
冷冻水箱容积计算公式:V*1000*(T4-T3)*4.187 =Q*( t1+ t2)*60*N
本公式的含意:冷冻水箱内蓄冷量,最少应满足冷水机组从卸载到待机状态开始到加载到满载100%这段时间内,冷冻水箱内的水温最高不能超过冷冻水要求的最高水温T4。
变换公式,即可计算出冷冻水箱容积:
V= Q*( t1+ t2)*60*N /(1000*(T4-T3)*4.187)
从上述公式可知:
冷水机组防频繁启动间隔时间t1、冷水机组从启动到满载100%加载时间t2、冷冻水要求最低温度T3和最高温度T4,都对冷冻水箱容积有影响。
为方便大家确定冷冻水箱容积,根据公司设计规范确定的冷水机组防频繁启动间隔时间t1、冷水机组从启动到满载100%加载时间t2、冷冻水要求最低温度T3和最高温度T4、冷冻水温度控制精度整理出如下表格,供大家参考使用:

螺杆机系列冷水机组需要配置冷冻水箱容积,请大家参照计算。
以上计算结果是按照最不利情况下计算出来的结果,实际使用时,负荷最大值肯定小于冷水机组制冷量,且实际负荷不一定是最大值,故冷冻水箱的容积可以适当减小。
根据上述说明,本人认为,冷冻水箱的设计要求:
1、需要客户提供负荷变化规律(负荷随时间变化曲线图);
2、需要客户提供水温控制精度,不要过分要求控制精度;
3、多台冷水机组系统的冷冻水箱容积,按照最大一台机组制冷量来选配冷冻水箱即可。因为多台冷水机组系统,不会出现多台同时停机、同时启动状况。
4、如果客户对不稳定工况的温度要求不是特别关注,选用冷冻水箱容积可以在上述计算结果下适当减小。
以上分析和计算,是根据本人对冷冻水系统的理解整理出来的,请大家批评指正。

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