上海工业冷水机

上海工业冷水机

一、工业冷水机

工业冷水机是冷水机的一种,冷水机可分为风冷式冷水机和水冷式冷水机。

冷水机是一种水冷却设备,是能够提供恒温、恒流、恒压的冷却设备。冷水机的原理是将一定量的水注入机器的内部水箱,通过冷水机制冷系统将水冷却,而后有机器内部的水泵将低温冷冻的水注入需要冷却的设备内,冷冻水将机器内部的热量带走,将高温的热水再次回流到水箱进行降温,如此循环交换冷却,达到为设备冷却的作用。

1.1 制冷技术

工业冷水机典型来作为完整包装的闭环系统,包括冷热水机组, 冷凝器和循环泵,膨胀阀,无流关断,内部冷水箱,温度控制站。内部坦克有助于保持冷水温度和防止发生温度峰值。闭环工业冷水机再循环在恒定的温度和压力,增加稳定性和重复性的水冷却设备和仪器清洁剂与条件addititives或洁净水。水流量的冷却到应用的角度使用和背部。

如果两者之间进,出水温差高,那么大的外部水箱将用于存储冷水。在这种情况下,冷却水不会从冷却器的应用程序直接,而且深入到水箱的外部作为一个“温度缓冲排序行为。寒冷的水箱要远远大于内部水箱。冷水从外部燃料箱的应用程序和返回热水从应用程序的时候可以追溯到外部燃料箱,而不是对机组。

不太常见的开环控制的工业制冷器在一个开放的坦克或油底壳它不断循环的液体的温度。液体是来自坦克,通过泵机组,回到坦克。一个可调恒温感官化妆液体的温度,循环的冷却器,以保持恒温的坦克。

在工业冷水机组的新发展之一是空气冷却,而不是冷却水的使用。在这种情况下,冷凝器没有冷却与热空气制冷剂,但使用由冷却水 冷却塔。这种发展允许超过15%,并允许在冷却器由于地表水的小面积的大幅度减少能源需求的减少,冷凝器和风机的情况下。此外,球迷允许的情况下大幅降低噪音水平。

大多数工业用冷水机组冷却媒体制冷,但一些依赖如空气或水的简单的技术包含了调节温度的冷却线圈流动。水是冷冻过程中最常用的冷却剂,虽然冷却混合物(主要是与冷却液添加剂,以加强散热水)经常采用。

1.2 冷水机结构组成

工业冷水机组系统的运作是通过三个相互联系的系统来工作的:制冷剂循环系统、水循环系统、电器自控系统。

1.2.1 制冷循环

蒸发器中的液态制冷剂吸收水中的热量并开始蒸发,最终制冷剂与水之间形成一定的温度差,液态制冷剂亦完全蒸发变为气态,后被压缩机吸入并压缩(压力和温度增加),气态制冷剂通过冷凝器(风冷/水冷)释放热量,凝结成液体。通过膨胀阀(或毛细管)节流后变成低温低压制冷剂进入蒸发器,完成制冷剂循环过程。

1.2.2 水循环

水泵负责将水从水箱抽出泵到用户需冷却的设备,冷冻水将热量带走后温度升高,再回到冷冻水箱中。

1.2.3 电器自控

包括电源部分和自动控制部分。

电源部分是通过接触器,对压缩机、风扇、水泵等供应电源。

自动控制部分包括温控器、压力保护、延时器、继电器、过载保护等相

互组合达到根椐水温自动启停,保护等功能。

一般10P以上采用水冷式散热,10P以下采用风冷式散热。

风冷式工业冷水机一般为整体机,及蒸发器、压缩机和冷凝器做在一起。对于稍大功率的风冷式工业冷水机,则需要考虑其工作时冷凝器散热风扇的散热问题。在空调厂房里应用,整体机需要设置排风道将散热风扇吹出的热量引到室外。

风冷式工业冷水机也可以做成分体式,将冷凝器直接放到室外去(称室外机),蒸发器和压缩机放在室内(称室内机)。但考虑冷媒在冷凝器和蒸发器间传送过程中的吸热等问题,室内机和室外机间的距离最好控制在6米以内,另外,输送冷媒的铜管需要做保温处理。风扇的供电电缆及控制电缆可以和铜管一起布线走,这样空调厂房只需开洞穿管即可。

对于应用小流量及小散热量风冷式冷水机的工业应用场合,一般选用整体式直接使用,此时可不用考虑其散热问题。对于大流量和大散热量的风冷式冷水机,可选用分体式。

风冷式冷水机其冷凝器冷却效果受外界环境季节气候的变化略有影响,而水冷式冷水机,采用水塔散热效果较稳定,其缺点是需设置水塔,可移动性差。

1.3 冷水机分类
1.3.1 风冷式
风冷式冷水机
风冷式冷水机原理流程示意图

风冷式工业冷水机结构

  • 1.压缩机
  • 2.高压表
  • 3.高压保护器
  • 4.冷凝器
  • 5.冷却风机
  • 6.干燥过虑器
  • 7.毛细管(膨胀阀)
  • 8.蒸发器
  • 9.水泵
  • 10.低压表
  • 11.低压保护器
  • 12.13.水路阀门开关

风冷式冷水机是利用壳管蒸发器使水与冷媒进行热交换,冷媒系统在吸收水中的热负荷,使水降温产生冷水后﹐通过压缩机的作用使热量带到翅片式冷凝器,再由散热风扇散失到外界的空气中(风冷却)

特点:

  • 1、风冷式冷水机不需要装接冷却水塔,适用于杂质较差的环境。(冷水塔内易混入杂质,灰尘造成冷却水循环回路堵塞,引起冷却能力下降)。
  • 2、风冷式冷水机最适用于水质差的地域,可以节省冷水塔用其它配件。
  • 3、采取大容量冷凝器、炎热也能轻松运转。
  • 4、最大限度减少占地面积,安装方便。
  • 5、风冷式冷水机采用顶出风设计。

与传统水环式不同,风冷式完全不需要冷却塔带来冷量,所以避免了更多的二次投资,且安装方便,便于管理。机组底部配有脚轮,可以移动在不同工作区域间循环作业,省去很多不必要的固定化投资。只需要连接电源和水管,便能直接出冷水。

根据设计要求,出水温度一般有2℃出水、0℃出水、-5℃出水、-15℃出水。在零度以下,需要载冷剂混合换热,常用的载冷剂为乙二醇。

跟常规机组类似的,风冷式也有固定的制冷环路,原理利用逆卡诺效应,类似现在的家用空调,但是改进了制冷环路的系统结构,所以COP(能效比)往往很高。

1.3.2 水冷式
水冷式冷水机
水冷式冷水机原理流程示意图

水冷式工业冷水机结构

  • 1.压缩机
  • 2.高压表
  • 3.高压保护器
  • 4.冷凝器
  • 5.干燥过虑器
  • 6.毛细管(膨胀阀)
  • 7.蒸发器
  • 8.冷冻水泵
  • 9.低压表
  • 10.低压保护器
  • 11.冷却水泵
  • 12.冷却水塔
  • 13、14、15、16.水路阀门开关

水冷式冷水机是利用壳管蒸发器使水与冷媒进行热交换,冷媒系统在吸收水中的热负荷,使水降温产生冷水后﹐通过压缩机的作用将热量带至壳管式冷凝器,由冷媒与水进行热交换﹐使水吸收热量后通过水管将热量带出外部的冷却塔散失(水冷却)

特点:

  • 1、高品质压缩机作为工业冷水机的心脏(产地欧美日全新原装压缩机,内置安全保掮,低噪音,省电耐用)。
  • 2、箱式蒸发器内置自动补水装置,省去工程安装中的彭胀水箱方便安装及保养,适用于大温差小流量等特殊场合。
  • 3、水冷式冷凝器使用最新高效外螺纹铜管制作,散热量大,体积小巧。运用最新CAD/CAM加工技术,配合CNC加工中心制作完成,结构紧凑,可靠性高,外形美观,高效节能。
  • 4、工业冷水机机组配置:配置单片式控制系统,内置压缩机干燥过滤器过及膨胀阀,维修手阀接口等装置,确保了机器可靠安全运居行方便了保养维修。
  • 5、工业冷水机多功能操作面板上装有电流表,控制系统保险,压缩机开关按钮,水泵开关按钮,电子温控制器,各项安全保掮故障灯,机组启动运转指示灯,操作简单,使用方便。工业冷水机机组配置:配置单片式控制系统,内置压缩机干燥过及膨胀阀,维修手阀接口等装置,确保了机器可靠安全运行,方便了保养维修。
1.3.3 螺杆式

螺杆式冷水机因其关键部件-压缩机采用螺杆式故名螺杆式冷水机,机组由由蒸发器出来的状态为的气体冷媒;经压缩机绝热压缩以后,变成高温高压状态。被压缩后的气体冷媒,在冷凝器中,等压冷却冷凝,经冷凝后变化成液态冷媒,再经节流阀膨胀到低压,变成气液混合物。其中低温低压下的液态冷媒,在蒸发器中吸收被冷物质的热量,重新变成气态冷媒。气态冷媒经管道重新进入压缩机,开始新的循环。这就是冷冻循环的四个过程,也是螺杆式冷水机的主要工作原理。

1.4 冷水机的应用

冷水机广泛应用于塑胶,电镀,电子,化工,制药,印刷,食品加工等各种工业冷冻制程需使用冷冻水的领域,或也可为别墅、餐馆、酒店、机关、学校、工厂等人活动空间提供舒适性空调的领域。由于冷水机的用途和使用领域之广,在此不能一一列举,下面仅简要介绍如下一些冷水机在工业行业的使用最多的适用行业:

工业冷水机(温度范围:+20℃ TO -25℃可调)广泛应用于多种工业生产 —— 1.化工(学)工业2.塑料制品、塑料容器、制膜 、塑钢型材、管材、电线、电缆护套、轮胎行业3.电镀及机床切削液冷却行业4.制药行业5.电子行业6.五金工业7. 食品及饮料行业8.制鞋行业9.实验室10.医疗设备11.光学仪器等。

工业冷水机
工业冷水机
1.4.1 化工行业

主要用于化工反应釜(化工换热器)的降温冷却,及时带走因化学反应而产生的巨大热量从而达到降温(冷却)的目的,用以提高产品质量。

1.4.2 塑料产品、塑料容器、食品包装膜、医用包装膜等的制造行业

塑料产品(电视机、计算机、洗衣机、手机、冰箱、空调、塑料玩具、汽车塑料配件等等)的注塑工艺中,能否及时有效地冷却(降温),将直接影响产品的外表光洁度及外形合格率,从而影响生产效率,影响生产成本及企业利润。

塑料容器(吹瓶)及包装膜的生产,则更离不开冷水机(冰水机)。塑料容器在生产过程中如不能及时冷却定型,生产出来的容器将不饱满,壁厚不均,色泽不明亮,甚至无法成型,造成产品品质较低。包装膜的生产中如没有冷水(风)的冷却成型则无法生产出合格地产品。如使用冷水机(冰水机)提供的冷水(风)来冷却,不但能大大提高产品质量,而且还能提高生产效率。

1.4.3 电镀液、液压油及机床切削刀具冷却液的冷却

电镀生产中,电镀液在电镀反应中不段地产生热量,从而使电镀溶液温度逐渐升高,当电镀溶液温度高出工艺的要求时,对生产出的电镀制品表面镀层的牢固度、均匀度、平整度及表面光洁度有着较大影响。而选择用冷水机(冰水机)提供的冻水来冷却并保持电镀溶液的恒温,将对电镀生产工艺及生产效率有较大提高。

机床切削刀具冷却液的冷却,刀具刃部温度的控制将直接影响刀具的使用寿命及产品质量。

1.4.4 制药行业

制药行业主要用于生产车间温度、湿度的控制及生产原料药过程中反应热的带出。

1.4.5 电子行业

在电子组件的生产过程中需使组件在特定温度下保持或冷却,电子组件的性能参数才能控制在设计的状态。

1.5 操作说明
1.5.1 安装程序
  • 1.安装期间请检查机器是否受到损坏,选择合适的地方,以便于安装及日后维修。
  • 2.安装机组的场地必须是地板、安装垫或基础、其水平度在6.4mm之内,并能承受机组的运行重量。
  • 3.机组应放在室温为4.4-43.3℃的机房内,机组的四周和上方应有足够空间,以便进行日常的维护工作。
  • 4.在机组的一端应留出清洗冷凝器管束的抽管空间,也可利用门洞或其它位置合适的洞口。
  • 5.选择合适管径的水管,机组最大功率运行时的冷却系统及冷水系统,并正确连接。
  • 6.对于普通的应用场合,通过蒸发器和冷凝器的水流速度允许在1.0-3.6m/s之间。
  • 7.在任何负荷情况下,水流量应保持稳定。
  • 8.所有冷冻水和冷却水管道的设计及安装应按常规方法进行,冷冻水泵要位于机组的进水管上,以保证机组内的正压和流量。配管时应设置减振管以保证适当的弹性,还要防止当水泵停机时蒸发器的水被排掉。
  • 9.管道应有独立于冷水机组的牢固支撑,避免应力施加在冷水机组的部件上。吊架的设置要便于管道对中。
  • 10.为了减少噪音和振动,最好在管道上安装隔振器。
  • 11.为了经济有效地使用冷水机组,建议请水处理专家分析蒸发器和冷凝器的供水水质,不好的水质会造成积垢影响传热,或产生腐蚀沉淀、滋生有机物,影响机组的性能,增加运行和维护费用。
  • 12.一般来说,正确的水处理和管束的定期清洗能保持其良好的性能,如果现有的水质条件不能用适当的方法加以改善,那么就需考虑允许管束有较大的污垢系数或指定专门的结构材料。
  • 13.请在水管的入口加装过滤器,并定期清理。
  • 14.试漏完毕后,所有接管口必须进行防锈处理。
  • 15.为了方便日常的维护工作,用户可以采用下列一些(或全部的)措施:
  • (a)带旋塞的压力表和截止阀可以安装在冷却水和冷冻水的进出口管道上,尽量靠近冷水机组;
  • (b)设备上方可以架设吊轨和横梁以方便维修。
1.5.2 安装要求
  • 1、冷冻机安装前请选择地基平稳,四周空旷,畅通及避免腐蚀、污染、日晒、雨淋,方便安装维修之场所;
  • 2、根据冷冻机制冷量选用匹配的冷却水塔。冷水机管路配管,请根据机身喉尺寸进行安装,切勿将冷却水管尺寸缩小,这样会引起高压过载,影响制冷效果及增加耗电量;
  • 3、风冷式冷冻机请必须安装在距离墙壁1m以上空间位置,以免造成散热不良引起高压过载影响制冷效果及增加耗电量。

注:(1)电源负载及接地部分,请依照相关法规施工。(2)新安装的冷冻机冷冻水管必须包保温层。

1.5.3 开机准备

首次运转必须先检查下列事项是否正确:

  • 1.电源电压及相数是否符合型号规格,请对照铭牌所示。[注3HP以上冷冻机][电源是采用三相五线,电压380~415V/50HZ电源相位线分另为R、S、T,中性线(零线)N,接地导线为双色线用E表示,内设有错缺相保护器,当在第一次开机时出现不亮灯或亮红灯并显示故障代码及警号时,可将相线任意两相对换接妥后合上开关即可;3HP以下冷冻机采用单相电源,电压220-240V/50HZ电源相位线为L,中线为N,地线为E。]
  • 2.冷冻水喉及冷却循环水喉是否接通管路,并保持阀门打开;
  • 3.先将冷冻水箱加满水或其它冷冻介质后方可启动水泵;(注:请根据要求来配用冷冻介质)
  • 4、请留意冷却水泵运行方向及水塔风机是否逆转(如水泵是三相,逆转须将电源相位线中任意二相对换,接妥后再把开关合上)。
1.5.4 操作顺序
  • 1.首先将总电源开关开启ON位置;
  • 2. 开启冷却水塔和冷却水泵开关,此时注意冷却水出入口阀门必须打开(注:风冷式无须配备冷却水塔)。
  • 3. 再开启冷冻机运行开关,此时冷冻水泵开始运行,请注意冷冻水出入口阀门必须打开,经延时开关延时后压缩机会自动运行,请查视及调节所需温度。
  • 4. 关机时,请依相反的顺序操作关机即可。
1.5.5 维护与保养
  • 1.定期清洗冷凝器、蒸发器,使整机保持良好运转;
  • 2.保持冷却塔清洁干净,定期清洗,冷却塔内不得有杂物及其它障碍物;
  • 3.风冷式冷冻机请保持散热器表面清洁干净,并定期清洗,使机器保持良好的性能。
1.5.5 故障排除方法
状 态 原 因 故障排除
电源正常 整机不能运转 ①保险丝熔断 ②逆向继电器故障 ① 更换备用保险丝 ②更换逆向继电器
电源开关跳脱 ①电源负载线路接地或短路 ②压缩机、泵浦、马达故障接地 ① 换新处理 ②检查后,如确定故障,更换或修理
逆相 ① 泵浦、压缩机及风扇逆转 ②缺相 ①将电源相线中任意两相调换 ②用万用表测量三相电源是否正常查看电源线是否断掉
散热不良 故障指示灯亮 ①高压开关跳脱 ②高压开关损坏 ①清洁冷凝器,空气保持40℃以下,请依照附注〈一〉处理 ②更换新的压力开关
冷媒不足 故障指示灯亮 ①冷媒不足低压跳脱 ②蒸发器结冰 ③温控器不准或传感器失灵 ①依附注﹤二﹥处理 ②查看膨胀水箱是否缺水,循环泵浦是否运转,待正常后,手动复位低压开关或关机重启; ③如蒸发器结冰,请将冰水排出,再加温水,使冰溶化。 ④换新或修理。 注:不可用硬物敲打冰块如击穿铜管进水,将使压缩机损坏。
过载 故障指示灯亮 ①电压异常; ②马达、泵浦、压缩机轴成损坏; ③散热不良 ④过载继电器过小或调节值太低; ⑤线路接点不良或松动 ①三相电源压降或电压不稳及缺相,请调整电压及查缺相原因; ②更换新轴成或换新; ③请依附注﹤一﹥处理; ④换大或依正常值调高; ⑤锁紧
故障指示未亮但压缩机无法运转 保护装置跳脱 请依附注四处理
冰水槽水不冷 或低压跳脱 ①容量不足; ②冷媒不足; ③冷媒阻塞; ④阀片破裂; ⑤温度开关设定太高; ⑥温度开关故障; ⑦散热不良 ⑧传感器失灵 ①加大主机容量; ②依附注﹤三﹥处理; ③更换阻塞部分如干燥剂或膨胀阀真空处理再充填冷媒; ④更换压缩机,由附注﹤三﹥判定; ⑤把温度调低; ⑥换新; ⑦效率低请依附注〈一〉处理; ⑧更换新
缺水 水流量不足 ①水箱内水量不足; ②管路水流过小 ①往水箱里加水; ②检查每个阀门是否开启到最大
1.6 保护装置
1.6.1 压缩机保护
  • 1、吸排气压力保护:主要是防止压缩机吸气压力过低和排气压力过高。用压力控制器,吸气压力和排气压力达到警戒压力值时,另压缩机停止运转。
  • 2、油压差保护:用于有油泵供油的压缩机,防止油泵不上油影响压缩机润滑及造成气缸卸载机构不能正常工作。保护的方法是用油压差控制器检测油泵进出口油压差,若油压差持续60g左右达不到正常值(0.15MPa左右)时,则令压缩机停机。
  • 3、压缩机排气温度和油温保护:由于防止排气温度过高和油过低或过高。用温度控制器,当上述温度达到警戒值时,令压缩机停机。
  • 4、冷却水套断流保护:氨压缩机气缸头设有冷却水套对压缩过程施加外冷却。用水流继电器座冷却水断流保护控制,若持续断流达到指定时间,则控制压缩机停机。
1.6.2 泵保护
  • 采用制冷剂液泵向蒸发器强制供液循环的制冷系统中,若泵运转中不上夜,将造成制冷剂液泵的气蚀损坏和烧毁电机。用压差控制器检测泵前后流体压力差,若压差持续8~15s达不到正常值则控制泵停止运行。
  • 制冷系统外部的冷却水系统和冷水系统也要用到冷却水泵和冷水泵,这些水泵运行中会遇到同样的问题,也用压差控制器实施同样的保护性控制。
1.6.3 容器的压力保护
  • 冷水机组制冷系统中的高压容器(如制冷剂在壳侧的水冷式冷凝器,高压贮液器等),为了避免内压过高时造成壳体破损,在容器上设有安全阀。安全阀在内压超过控制值得10%时自动打开,通过紧急释放其中的高压介质,抑制容器内压升高。
  • 尺寸小的高压容器可以使用更简单的易熔塞或安全膜。当容器内温度(压力)超过警戒值时,易熔塞或安全膜破裂,使容器的高压介质排出。
1.6.4 流动方向控制
  • 制冷系统正常运行时,各管路中制冷剂按一定方向运动,在有可能出现反向运动并造成危害的场合,相应管路上应设单向阀,起自动阻止反向流动的作用。
  • 比较常用的工业冷水机包括:水冷/风冷箱式冷水机,螺杆式冷水机,低温冷水机,开放式冷水机,耐酸碱冷水机等。

二、冷水机组

在制冷行业中分为风冷式冷水机组和水冷式冷水机组两种,根据压缩机又分为螺杆式冷水机组、涡旋式冷水机组、离心式冷水机组。在温度控制上分为低温工业冷水机和常温冷水机,常温机组温度一般控制在0度-35度范围内。低温机组温度控制一般在0度至-100度左右。

冷水机组又称为:冷冻机、制冷机组、冰水机组、冷却设备等,因各行各业的使用比较广泛,所以对冷水机组的要求也不一样。其工作原理是一个多功能的机器,除去了液体蒸气通过压缩或热吸收式制冷循环。

2.1 机组特点
2.1.1 风冷式螺杆冷水机组
  • 1.风冷式冷凝器为翅片式,采用双油波纹亲水铝铂,由专业的换热器加工设备制造,具有结构紧凑、体积 小、体重轻、换热效率高的优点,并配置低转速的大叶轴流风机,可以有效降低运行噪音,减少对周围 环境的影响。
  • 2.机组控制系统采用进口PLC程式控制器,人机界配置大荧幕触摸屏,界面简便大方,操作直观简便。
  • 3.机组具有可靠的安全保护装置,包括:高低压保护器,排气过热保护器,压缩机电机过热保护器,过载 电流保护器,防冻温度保护器,水流保护器,紧急停止开关,感温式易熔栓,安全阀等。
2.1.2 水冷式螺杆机组
  • 1.结构简洁,换热稳定,效率持久,维护 方便
  • 2.机组控制系统采用进口PLC程式控制器,人机界面配置大荧幕触摸屏,界面简便大方,操作直观简便。
2.2 性能特点
2.2.1 风冷式低温冷水机

低温冷水机是为特殊的低温环境而设计的专用冷水机,其超强的制冷能力为宾馆,酒楼,超市等商业场所的食品保鲜,大型冷库肉类,海鲜急冻,冷藏,制冰领域,食品加工冷冻/冷藏,制药,化工等各种低温环境提供了可靠的保障。

  • 1.产品种类包括高温(出水温度-5℃),中温(出水温度-10℃),低温(出水温度-15℃)。
  • 2.结构高度优化,采用热交换器板支撑机体,结构简洁,紧凑实用。
  • 3.优质螺杆压缩机+最优质高效能热交换器的完善组合,能效比高达4.5。
  • 4.四段或无级式容量控制,精确配合负载变化。
2.2.2 水冷式低温冷水机

水冷式冷水机体积小,制冷量大,采用世界名牌进口压缩机,低温性能卓越,可靠耐用,产品根据工业应用特点设计,内置低温循环水泵及不锈钢冷冻水箱,使用极为方便,所有与水接触的材料均采用防腐蚀材料,有效防止生锈,腐蚀,微电脑LED数量控制器,具备温度显示,设定温度,自动调节冻水温度及压缩机延时保护功能,选用名牌接触器,继电器等电器元件,配备完善的指示灯,开关,操作一目了然,内置电子水位指示及报警装置,低水位自动报警,操作人员通过控制面板就能掌握冷冻水箱的水位情况,及时补水,独有的模块式设计,每台压缩机的系统安全独立,即使一个系统出现问题,亦不会影响其他系统的正常工作。

  • 1.机组压缩机选用原装进口品牌法国Maneurop(美优乐),美国Copeland(谷轮)/Carrier(开利),德国BITZER(比泽尔)等中低温型压缩机;
  • 2.使用冷媒如R404A,R410a,R22/R407C等,满足制冷温度和环保要求;
  • 3.温度选择范围:可提供-5℃~-60℃之间工艺冷冻水(用户根据不同的生产需要,选择不同出水温度的机组规格;
  • 4.根据用户的需求,可选用多种载冷剂(冷冻水):乙二醇水溶液、酒精、三元混合溶液等醇类载冷剂,也可将蒸发器按防腐要求设计,采用氯化钙水溶液。
2.3 能耗特性
2.3.1 水源热泵热水机组
  • 1.机组设计合理,结构紧凑,外形美观,体积小,占地面积少;
  • 2.节能环保,为客户提供工业冷水的同时,还可供应大量的免费卫生热水,热系统运行时增加冷却,能量 利用率高,回收热量可达制冷量30-80%;
  • 3.运行费用低,提高机组效率,改善工作条件,节约机组运行费用;
  • 4.安全可靠,水温体度较恒定的特性,使热泵机组运行更可靠,更稳定,保证了系统的高效性和经济性, 且无需专人维护或操作,运行维护费用极少;
  • 5.可靠:性能稳定,噪音低,使用寿命长,热因收技术减少机组负载,降低故障率.
  • 6.智能控制,全自动微电脑控制,无需人工监控,可实现远程或集中管理
2.3.2 风冷热泵机组
  • 高效节能,综合能效比高达8.0,可提供制冷,供暖,制取生活热水三种工况根据环境温度及热水需求全 自动切换,充分利用能源。
  • 投资创利,制热水时冷量回收,可实现制冷零成本。
  • 安全环保,以制冷剂作为媒介,无毒,无爆炸危险,可接驳原热水系统,更可取代高危险,高成本的锅 炉系统,亦可配合太阳能系统使用,取代电加热部分。
  • 全自动电脑控制,无需专人监控,可通过远程或集中管理系统操作。
  • 单元式或模块式,拼装结构,体积纤巧,可灵活安装于天台,露台或机房等
2.4 计算方式

制冷量=冷冻水流量*4.187*温差*系数

  • 1、冷冻水流量指机器的工作时所需冷水流量,单位需换算为升/秒;
  • 2、温差指机器进出水之间的温差;
  • 3、4.187为定量(水的比热容);
  • 4、选择风冷式冷水机时需乘系数1.3,选择水冷式冷水机则乘系数1.1。
  • 5、根据计算的制冷量选择相应的机器型号。

一般习惯对冷水机要配多大的习惯用P来计算,但最主要的是知道额定制冷量,一般风冷的9.07KW的样子的话选择用3P的机器.依此类推。所以工业冷水机的选用最重要的是求出额定制冷量。

2.5 发展趋势

随着经济的迅速发展、科学技术实力的不断提升,我们冷水机制造技术也日新月异,与发达国家的差距正逐步缩小,但主要核心配件如压缩机等还是采用国外或合资的压缩机居多,这无意中也增加了企业成本。

现代社会,制冷设备的应用越来越广泛,现代的制冷装置都是应用冷水机来冷却,冷水机市场发展前景可期。冷水机研制技术先进的国家仍然是西方一些发达国家。他们的研制趋势也都是结合本国的实际,大力改善冷水机的形体、不断提升冷水机的性能,实现冷水机体积变小、效能增大的效果。

专家指出,在市场竞争日趋激烈、冷水机研制技术逐渐成熟的今天,小型化、高效能的冷水机已经成为新的潮流。同时,为适应工业生产的快速发展,更加个性化的、更加贴合生产实际的产品必将不断涌现。

2.6 设计标准
  • GB10870-2001《容积式和离心式冷水(热泵)机组性能试验方法》
  • GB19577-2015《冷水机组能效限定值及能源效率等级》
  • JB8654-1997《容积式和离心式冷水(热泵)机组安全要求》

三、螺杆式冷水机

螺杆式冷水机因为采用螺杆式压缩机而得此名。它的制冷功率比涡旋式冷水机的功率大,主要应用于化工厂、油墨印刷厂、汽车制造厂或者中央空调系统或其他大型工业制冷方面。

3.1 原理

螺杆式冷水机因其关键部件-压缩机采用螺杆式故名螺杆式冷水机,机组由蒸发器出来的状态为的气体冷媒;经压缩机绝热压缩以后,变成高温高压状态。被压缩后的气体冷媒,在冷凝器中,等压冷却冷凝,经冷凝后变化成液态冷媒,再经节流阀膨胀到低压,变成气液混合物。其中低温低压下的液态冷媒,在蒸发器中吸收被冷物质的热量,重新变成气态冷媒。气态冷媒经管道重新进入压缩机,开始新的循环。这就是冷冻循环的四个过程,也是螺杆式冷水机的主要工作原理。

螺杆式冷水机的原理流程,分有风冷式和水冷式:

风冷螺杆式冷水机原理流程图
风冷螺杆式冷水机原理流程图
水冷螺杆式冷水机原理流程图
水冷螺杆式冷水机原理流程图
3.2 分类

螺杆式冷水机按照散热方式的不同可以分为水冷螺杆式冷水机和风冷螺杆式冷水机两种。

水冷螺杆式冷水机主要是由压缩机、蒸发器、冷凝器、冷冻配件、电控系统等组成。企业购买水冷螺杆式冷水机进行安装的时候,一定要另外购买辅助设备进行换热以提供水冷螺杆式冷水机所需要的循环冷却水。配套的辅助设备包括:冷却水塔、循环水泵、双层不锈钢保温水箱。

风冷螺杆式冷水机配置和水冷螺杆式冷水机一样,但是冷凝器类型不同。它是利用风扇散热,因此使用翅片式冷凝器来和空气不断进行热交换。故,风冷螺杆式冷水机不需要冷却水塔,但是需要循环水泵和双层不锈钢保温水箱。

螺杆式冷水机根据供水温度范围分为:工业用螺杆式冷水机组、中温螺杆冷水机组、低温螺杆冷水机组。

3.2.1 工业用螺杆式冷水机组

可提供5~15℃冷冻水,或采用乙二醇溶液作为载冷剂,可提供-5~+5℃的工艺冷冻水溶液,可作为冰蓄冷、低温送风、中央空调及其它生产工艺所要求的工艺冷源。同时我可根据用户的要求,对机组进行特殊设计,可提供大温差的冷水机组(进出水温差为8~15℃)。或高出水温机组(出水温度15℃~25℃)。制冷量为94KW-3360KW。

3.2.2 中温螺杆式冷水机组

出水温度-5℃~-45℃,采用进口半封闭螺杆压缩机组(带经济器);可提供-5℃~-45℃低温乙二醇溶液或盐水溶液。可作为化工、医药、冷库、冰场等工艺冷源。制冷量为55KW-2000KW。

3.2.3 低温螺杆式冷水机组

出水温度为-45℃~-110℃,可提供-45℃~-110℃酒精或氯化钙水溶液冷冻水;采用二元复叠或三元复叠螺杆式制冷系统。能效比高,运行稳定等特点。

同时可根据使用要求设计,超低温型、防腐型、防爆型特种工业螺杆式冷水机组,可满足各种行业对工艺冷源的要求。

3.3 选用要点
  • 1.螺杆式冷水机组的主要控制参数为制冷性能系数,额定制冷量,输入功率以及制冷剂类型等。
  • 2. 冷水机组的选用应根据冷负荷及用途来考虑。对于低负荷运转工况时间较长的制冷系统,宜选用多机头活塞式压缩机组或螺杆式压缩机组,便于调节和节能。
  • 3. 选用冷水机组时,优先考虑性能系数值较高的机组。根据资料统计,一般冷水机组全年在100% 负荷下运行时间约占总运行时间的1/4 以下。总运行时间内100%、75%、50%、25% 负荷的运行时间比例大致为2.3%、41.5%、46.1%、10.1%。因此,在选用冷水机组时应优先考虑效率曲线比较平坦的机型。同时,在设计选用时应考虑冷水机组负荷的调节范围。多机头螺杆式冷水机组部分负荷性能优良,可根据实际情况选用。
  • 4. 选用冷水机组时,应注意名义工况的条件。冷水机组的实际产冷量与下列因素有关:
  • a) 冷水出水温度和流量;
  • b) 冷却水的进水温度、流量以及污垢系数。
  • 5. 选用冷水机组时,应注意该型号机组的正常工作范围,主要是主电机的电流限值是名义工况下的轴功率的电流值。
  • 6. 在设计选用中应注意:在名义工况流量下,冷水的出口温度不应超过15℃,风冷机组室外干球温度不应超过43℃。若必须超过上述范围时,应了解压缩机的使用范围是否允许,所配主电机的功率是否足够。

四、制冷剂循环系统

制冷剂循环系统的类型很多,按所使用的制冷剂种类的不同可分为氟利昂制冷剂循环系统、氨制冷剂循环系统、混合工质制冷剂循环系统及空气等工质的制冷剂循环系统。

4.1 分类

按工作原理的不同可分为压缩式、吸收式、蒸汽喷射式、热电式、吸附式等制冷剂循环系统;其中压缩式制冷剂循环系统又称为蒸汽压缩式制冷剂循环系统,由于这种系统性能好、效率高而成为一种使用最为广泛的制冷剂循环系统。

完整的蒸气压缩式制冷剂循环系统应包括制冷剂循环系统、润滑油循环系统、融霜系统、冷却水循环系统以及载冷剂循环系统等。其中蒸气压缩式制冷剂循环系统的制冷剂循环系统由制冷压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器四个基本部分组成。为了保证制冷剂循环系统的安全性、可靠性、经济性和操作的方便,系统还包括辅助设备、仪表、控制器件、阀门和管道等。

4.2 组成

概括地说,制冷剂循环系统有两个主要部分组成。一部分是指制冷剂离开节流阀进入蒸发器,经过吸气管到达压缩机吸气阀的那部分循环回路。这部分管道和设备中制冷剂的压力接近蒸发压力,故称为低压系统。

4.3 作用

它的作用是向蒸发器输送低温制冷剂液体,并在蒸发器内蒸发周围环境的热量。低压系统在冷库制冷剂循环系统中其设备和管道大部分置于库房中,因此常被称为库房系统。另一部分是指制冷剂从压缩机排气阀经排气管、油分离器、冷凝器、泄液管、贮液器、高压输液管到达节流阀的那部分循环回路。这部分管道和设备中的制冷剂压力接近冷凝压力因此称其为高压系统。高压系统的作用是提高制冷剂蒸气压力,通过放热使蒸气冷凝为液体,恢复其蒸发吸取冷却对象热量的能力。在高压系统中制冷剂向周围环境放出热量,在冷藏库制冷剂循环系统中,高压系统的管道和设备大部分置于机器间或室外,因此也称其为机房系统。本章以氨制冷剂循环系统为例,详细讲解其组成及工作原理。

五、冷凝器

制冷系统的机件,属于换热器的一种,能把气体或蒸气转变成液体,将管子中的热量,以很快的方式,传到管子附近的空气中。冷凝器工作过程是个放热的过程,所以冷凝器温度都是较高的。

在冷冻厂中用冷凝器来冷凝氨和氟利昂之类的制冷蒸气。石油化学工业中用冷凝器使烃类及其他化学蒸气冷凝。在蒸馏过程中,把蒸气转变成液态的装置也称为冷凝器。所有的冷凝器都是把气体或蒸气的热量带走而运转的 。

5.1 原理

气体通过一根长长的管子(通常盘成螺线管),让热量散失到四周的空气中,铜之类的金属导热性能强,常用于输送蒸气。为提高冷凝器的效率经常在管道上附加热传导性能优异的散热片,加大散热面积,以加速散热,并通过风机加快空气对流,把热量带走。

一般制冷机的制冷原理是压缩机把工质由低温低压气体压缩成高温高压气体,再经过冷凝器冷凝成中温高压的液体,经节流阀节流后,则成为低温低压的液体。低温低压的液态工质送入蒸发器,在蒸发器中吸热蒸发而成为低温低压的蒸汽,再次输送进压缩机,从而完成制冷循环。

单级蒸汽压缩制冷系统,是由制冷压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器四个基本部件组成,它们之间用管道依次连接,形成一个密闭的系统,制冷剂在系统中不断地循环流动,发生状态变化,与外界进行热量交换。

5.2 组成

在制冷系统中,蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的四大件,这当中蒸发器是输送冷量的设备。制冷剂在其中吸收被冷却物体的热量实现制冷。压缩机是心脏,起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备,将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。节流阀对制冷剂起节流降压作用,同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的量,并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。实际制冷系统中,除上述四大件之外,常常有一些辅助设备,如电磁阀、分配器、干燥器、集热器、易熔塞、压力控制器等部件组成,它们是为了提高运行的经济性、可靠性和安全性而设置的。

空调机根据冷凝形式可分为:水冷式和空冷式两种,根据使用目的可分为单冷式和制冷制暖式两种,不论是哪一种型式的构成,都是由以下的主要部件组合而成的。

冷凝器的必要性基于热力学第二定律——根据热力学第二定律,封闭系统内部热能自发的流动方向是单向的,即只能从高热流向低热,在微观世界表现为承载热能的微观粒子只能由有序变成无序。所以,一个热机在有能量输入做功的同时,下游也必须有能量放出,这样上下游才会有热能差距,热能的流动才会成为可能,循环才会继续下去。

所以,如果想让承载物重新做功,就必须先把没有完全释放的热能释放干净,这时候就需要用到冷凝器。如果周围的热能比冷凝器中的温度还要高的话,为了使得冷凝器降温,就必须人为做功(一般来说是使用压缩机)。冷凝后的流体重新回归高有序、低热能的状态,可以重新做功。

冷凝器的选择包括形式和型号的选择,并确定流经冷凝器的冷却水或空气的流量和阻力。冷凝器型式的选择要考虑当地的水源、水温、气候条件,以及制冷系统总制冷量的大小和制冷机房的布置要求。在确定冷凝器型式的前提下,根据冷凝负荷和冷凝器单位面积的热负荷来计算冷凝器的传热面积,以此来选定具体的冷凝器的型号。

5.3 种类
5.3.1 蒸汽冷凝器

蒸汽冷凝器这种冷凝常应用于多效蒸发器末效二次蒸汽的冷凝,保证末效蒸发器的真空度。例(1)喷淋式冷凝器,冷水从上部喷嘴喷入,蒸汽从侧面入口进入,蒸汽与冷水充分接触后被冷凝为水,同时沿管下流,部分不凝汽体也可能被带出。例(2)充填式冷凝器,蒸汽从侧管进入后与上面喷下的冷水相接触冷凝器里面装了满了瓷环填料,填料被水淋湿后,增大了冷水与蒸汽的接触面积,蒸汽冷凝成水后沿下部管路流出,不凝气体同上部管路被真空泵抽出,以保证冷凝器内一定的真空度。例(3)淋水板或筛板冷凝器,目的是增大冷水与蒸汽的接触面积。混合式冷凝器具有结构简单,传热效率高等优点,腐蚀性问题也比较容易解决。

5.3.2 锅炉用冷凝器

锅炉用冷凝器,又称烟气冷凝器,锅炉使用烟气冷凝器后,可有效节约生产成本,降低锅炉的排烟温度,提高锅炉热效率。使锅炉运行符合国家节能减排标准。

节能减排是国家“十一五”规划纲要转变经济发展方式的关键和保证,是落实科学发展观和保证经济又好又快发展的重要标志,特种设备作为耗能大户,同时也是环境污染的重要源头、加强特种设备节能减排的任务任重道远。《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》确立了单位国内生产总能源消耗降低20%左右,主要污染物排放总量减少10%为经济社会发展的约束性指标。其是有着工业生产“心脏”之称的锅炉是我国能源消耗的大户。高效能特种设备主要是指锅炉、压力容器中的换热设备等。

《锅炉节能技术监督管理规程》(以下简称《规程》)于2010年12月1日开始施行。并提出锅炉排烟温度不得高于170℃、节能燃气锅炉热效率达到88%以上,未达到能效指标的锅炉不能办理使用登记。

在传统锅炉中,燃料在锅炉燃烧后,排烟温度相对较高,烟气中的水蒸汽仍处于气态,会带走大量的热量。在各类化石燃料中,天燃气的氢含量最高,氢的质量百分比约为20%到25%,因此,排烟中含有大量的水蒸汽,据测算,燃烧1平方米天燃气产生的蒸汽要带走的热量纸为4000KJ,约为其高位发热量的10%以上。

烟气冷凝余热回收装置,利用温度较低的水或空气冷却烟气,实现烟气温度降低,靠近换热面区域,烟气中水蒸汽冷凝,同时实现烟气显热释放和水蒸汽凝结潜热释放,而换热器内的水或空气吸热而被加热,实现热能回收,提高锅炉热效率。

锅炉热效率提高:1NM3天燃气燃烧生产理论烟气量约为10.3NM3(大约为12.5KG).以过量空气系数1.3为例,产生烟气14NM3(大约16.6KG).取烟气温度200摄氏度降低至70摄氏度,放出物理显热约1600KJ,水蒸汽冷凝率取50%,放出汽化潜热约1850KJ,总计放热3450KJ,约是天然气低位发热量的10%,若取80%烟气进入热能回收装置,可以提高热能利用率8%以上,节省天燃气燃料近10%。

分体布置,安装形式多样,灵活可靠。

螺旋鳍片管作为热面,换热效率高,受热面充足,烟气侧系统阴力小,满足普通燃烧器的要求。

六、冷却器

冷却器是换热设备的一类,用以冷却流体。通常用水或空气为冷却剂以除去热量。有间壁式冷却器、喷淋式冷却器、夹套式冷却器和蛇管式冷却器等。广泛用于大功率硅整流和感应炉及中频炉等大电器设备配套作为冷却保护付机的纯水、水风、油水、油风冷却装置。

冷却器以间壁式、混合式、蓄热式交换器为主要对象,冷却器的工作原理、传热计算、结构计算、流动阻力计算和设计程序,在热交换器一书中均有较多插图和详尽的例题。

6.1 分类
6.1.1 列管式冷却器

第一种液压机冷却器列管式,有双重管式、立式、卧式、浮头式等多种。这种类型的特点是用作冷却的水从管内部流过,而油则从列管的间隔中流过,中间设置的折板让油折流,它所使用的双程甚至四程流动方式让它的冷却效果更加强烈。

组成

列管式冷却器由外部壳体、内部冷却器体两大部份组成。由于具体结构方式的不同,从外部连接形式分为管螺纹式和法兰式;从安装形式分为卧式和立式;从浮动形式分为浮动盘式和浮动头式;从冷却器管结构分为螺管式和翅片管式;从折流的结构分为弓形折流板、矩形折流板、双堰形折流板和圆形折流板等多种结构形式,均按具体条件选用。

外部壳体包括:筒体、分水盖和回水盖。其上设有进、出油管和进、出水管,并附设排油、排水、排气螺塞、锌棒安装孔连温度计接口等。

冷却器体由冷却器管、定孔盘、动孔盘、折流板等组成。冷却器管两端与定、动孔盘连接,冷却器 装载机冷却器里边漏机油;定孔盘和外体法兰连接,动孔盘可在外体内自由伸缩,以消除温度对冷却器管由于热胀冷缩而产生的影响。折流板起强化传热及支承冷却器管的作用。

原理

列管式冷却器器的热介质是由筒体上的接管进口,顺序经各折流通道,曲折地流至接管出口。而冷却器介质则采用双管程流动,即冷却器介质由进水口经分水盖进入一半冷却器管之后,再从回水盖流入另一半冷却器管进入另一侧分水盖及出水管。冷介质在双管程流过程中,吸收热介质放出的余热由出水口排出,使工作介质保持额定的工作温度。

6.1.2 板式冷却器

第二种板式也分为人字和斜波纹式等,利用波纹构造排列的接触点,让流体在流速并不高的情况下形成紊流,大幅度的提升了散热的效果。

板式热交换器是一种新型高效的换热设备,它具有传热效率高、结构紧凑、占地面积小,易于安装得优点,并且可根据不同的工艺要求,非常方便地组合成任意流量形式,因而它被广泛应用石油、化工、冶金、机械、轻工、食品、医药、电力、涂装、供热等工业领域,近年来在微电子行业的冷却水、纯水和超纯水系统中也被广泛采用。

由于冷冻水(冷媒流体)与循环冷却水(工作流体)不是直接接触的,它们是通过换热片将循环冷却水的热量传给冷冻水,此时较高温度的循环冷却水的温度降低成为低温流体,当换热片两侧的流体为恒温传热时,

它包括了三个过程:

  • 1)循环冷却水(工作流体)流动过程中把热量传到换热 片壁上的对流传热过程;
  • 2)穿过换热片的导热过程;
  • 3)由另一侧的换热片壁把热量传给冷冻水(冷媒流体)的对流传热。
6.1.3 风冷式冷却器

第三种的风冷式冷却器一样分为间接式、固定式和悬挂式等等多种。它的特点也有许多,它简单的结构、小体积小重量和使用方便等都是它的优势所在 。

风冷式油冷却器(简称风冷却器)是一种以空气为冷却源的铝合金板翅式热交换器,其特点是热交换器芯体的油通道和风通道均设换热翅片,同体积比换热面积大,传热效率高,以空气为介质进行热量交换。与水冷式散热器相比,不仅安装维护简便,更可避免铜管爆裂造成的油水混合,对系统造成严重的毁坏。其次,对于需要变换工作地点的设备(如工程机械)来说,不需考虑水源的供应,不存在水循环系统的拆装和重建,是应用日益广泛的环保型产品。

七、干燥过滤器

干燥过滤器Drier Filter主要是起到杂质过滤的作用。一般来说,这要根据冰箱,空调的制冷系统来确定干燥器的规格,如直径,内径,外径的规格,和内部件,如过滤碗,网布,和分子筛。XH-6.9.一般国内采用XH-9的较多,其通用性强。而XH-6只能用与R134a制冷系统中,但其的吸附性好,堆积密度和静态水吸附等。如果,冰箱系统配置很好的话,产生的杂质很少,不会造成冰堵等问题,干燥器的寿命在7-10年。最重要是选好的厂家,不光产品要好,而且工厂的质量管理系统,及程序文件要完善 。

7.1 结构及工作原理

图1是干燥过滤器的结构图。其外壳是用紫铜管收口成型,两端进出接口有同径和异径两种,进端为粗金属网,出端为细金属网,可以有效地过滤杂质。内装吸湿特性优良的分子筛作为干燥剂,以吸收制冷剂中的水分,以确保毛细管畅通和制冷系统正常工作。当干燥剂因吸收水过多而失效时,应该及时进行更换。

另一种过滤器如图2所示。它也是和干燥过滤器一样,经轧压工艺成型,但只装有金属网,而没有干燥剂。它安装在制冷系统毛细管前端的相关部件或管路上,或安装在电子膨胀阀进出端,用来收集制冷系统和润滑油中的固体杂质,防止系统和毛细管以及膨胀阀堵塞,确保管路系统畅通。

燥过滤器的结构图
燥过滤器的结构图
燥过滤器的结构图
燥过滤器的结构图

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