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玻璃冷却系统计算

浏览次数: 日期:2014-07-18

本公司有专门为玻璃行业研发设计的系统冷却解决方案,很多玻璃项目是玻璃生产线等类似产品生产线需要冷却降温,但这类生产线的负荷计算,以前没有相对成熟和准确的计算方法和模型。现总结出如下方法和验算模型供大家学习和参考。 

玻璃生产线等类似产品生产线的冷却降温需要设计和计算的确定参数主要包括四个:
冷量;
制冷机组出水温度;
风柜风量;
送风温度;
风柜机外余压;

玻璃生产线等类似产品生产线的冷却降温需要知道的参数包括:
产品宽度(W)(单位:M);
产品厚度(H) (单位:M);
产品冷却隧道长度(L) (单位:M);
产品运动速度(V) (单位:M/S);
产品密度(ρ) (单位:KG/M3);
产品比热(C) (单位:KJ/KG.℃);
产品初温(T1) (单位:℃);
产品终温(T2) (单位:℃);
产品冷却方式:单面或双面;
冷却空气的平均温度(T) (单位:℃);
冷却空气与玻璃之间的热交换系数 (K) (单位:KW/M2. ℃);
玻璃冷却时间(t) (单位:s)

在介绍计算方法和模型之前,需要先定性介绍玻璃冷却的过程。
1、我们需要知道:在一定的冷却空气与玻璃之间的热交换系数情况下,玻璃冷却散失的热量等于冷却空气得到的热量。
2、随着冷却空气与玻璃之间热交换系数的增加,在相同的初温、终温和玻璃其他参数相同的情况下,冷却时间随着缩短。
3、玻璃冷却的过程中,温度下降的速度随着玻璃温度的下降而减慢。
4、玻璃冷却降温过程在图纸上可以标示如下:

计算方法:
从上图我们知道,玻璃冷却过程中,温度随时间变化的规律不是线性关系。故计算起来比较麻烦。为便于大家理解和使用,本方法采用了验证的方法来计算。具体来说就是设计了一个EXCEL表格。表格内有相应的计算公式和判断标准,大家只需要在黄色的格子内输入相应的参数,然后看是否满足判断标准,就可以知道送风风量、送风温度。

说明:
上述表格是按照如下参数验收的:
产品宽度:1M;
产品厚度:0.0025M;
产品冷却隧道长度:6M;
产品运动速度:0.091M/S;
产品密度:2500KG/M3;
产品比热:0.79KJ/KG.℃;
产品初温:75℃;
产品终温:30℃;
产品冷却方式:双面;
冷却空气的平均温度:15℃;
冷却空气与玻璃之间的热交换系数:0.05KW/M2. ℃;
玻璃冷却时间(t) (单位:s)
从上表格中可以发现:
1、要将玻璃在6米长冷却隧道内从75将到30度,需要用平均温度为15度的冷空气去冷却。即送风平均温度:15度。
2、冷量:QC/L/V=1472.7/6/0.091=22.5KW。
3、风柜风量:22.5*3600/1.01/1.2/3=22277M3/H(注:1.01KJ/KG.℃;1.2KG/M3;3℃为风柜空气进出口温差。需要说明的是,为提高冷却空气与玻璃之间的热交换系数,需要加大风量,故取为3度温差)
4、风柜机外余压:需要根据风系统的形式来确定。由于风柜一般按照在冷却隧道旁边,故机外余压按照300~500PA应该足够了。
5、冷却空气与玻璃之间的热交换系数可以参考风冷翅片的换热系数。一般取值为30~60W/M2.℃
6、冷水机组水温:由于冷却空气的平均温度为15度,风柜进出口温度为3度,故出发口温度为13度左右。为保证出风温度为13度,冷水机组为出水温度应该在5~7度。如果冷却空气温度更低一些,则需要配直接蒸发式风柜或者采用低温冷水机组给风柜提供冷源。

玻璃生产线冷却是一种类型的工业冷却系统,类似的项目如钢板冷却、食品冷却等均可以按照类似方法来设计和验算。

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