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冷凍水系統中溫差和水箱容積計算

發布時間:2017-01-03      點擊次數:3406

工業冷卻系統中,經常設置冷凍水箱,這是工業冷卻系統區別于普通空調系統一個zui

顯著的特征,其目的有三:排氣、恒溫、快速補水。這說明了冷凍水箱在系統中是非常重

要的設備,如果設計不合理,將導致水溫波動超過規定范圍,影響生產。下面從系統、控

制、結構等方面,來說明冷凍水箱的設計要求。
冷凍水箱設計的主要任務是確定冷凍水箱的容積。


常見的工業冷卻系統流程如下:

在實際的使用過程中,由于客戶負荷變化非常大,從0%~100%都有可能出現,

且出現的幾率幾乎沒有規律可循,這就給冷凍水箱的設計提出了更高的要求。為解決這個

問題,我們從zui不利的情況來分析設計冷凍水箱,只要在zui不利情況下能滿足要求,則整

個系統即可以滿足要求。實際使用過程中zui不利的工況:冷水機組從卸載到待機狀態開始

,負荷到達zui大值100%。
為計算設計冷凍水箱容積V(M3),還需要如下參數:
1、制冷量Q,單位:KW;
2、冷水機組防頻繁啟動間隔時間t1,單位:MIN;
3、冷水機組從啟動到滿載100%加載時間t2,單位:MIN;
4、冷凍水要求zui低溫度T3,單位:℃;
5、冷凍水要求zui高溫度T4,單位:℃;
6、水的密度:1000KG/M3;
7、水的比熱:4.187KJ/KG.℃
8、安全系數N;
9、水箱內的水溫為平均水溫;
冷凍水箱容積計算公式:V*1000*(T4-T3)*4.187 =Q*( t1+ t2)*60*N
本公式的含意:冷凍水箱內蓄冷量,zui少應滿足冷水機組從卸載到待機狀態開始到加載到

滿載100%這段時間內,冷凍水箱內的水溫zui高不能超過冷凍水要求的zui高水溫T4。
變換公式,即可計算出冷凍水箱容積:
V= Q*( t1+ t2)*60*N /(1000*(T4-T3)*4.187)
從上述公式可知:
冷水機組防頻繁啟動間隔時間t1、冷水機組從啟動到滿載100%加載時間t2、冷凍水要求zui

低溫度T3和zui高溫度T4,都對冷凍水箱容積有影響。
為方便大家確定冷凍水箱容積,根據公司設計規范確定的冷水機組防頻繁啟動間隔時間t1

、冷水機組從啟動到滿載100%加載時間t2、冷凍水要求zui低溫度T3和zui高溫度T4、冷凍水

溫度控制精度整理出如下表格,供大家參考使用:


螺桿機系列冷水機組需要配置冷凍水箱容積,請大家參照計算。
      以上計算結果是按照zui不利情況下計算出來的結果,實際使用時,負荷zui大值肯

定小于冷水機組制冷量,且實際負荷不一定是zui大值,故冷凍水箱的容積可以適當減小。
根據上述說明,本人認為,冷凍水箱的設計要求:
1、需要客戶提供負荷變化規律(負荷隨時間變化曲線圖);
2、需要客戶提供水溫控制精度,不要過分要求控制精度;
3、多臺冷水機組系統的冷凍水箱容積,按照zui大一臺機組制冷量來選配冷凍水箱即可。

因為多臺冷水機組系統,不會出現多臺同時停機、同時啟動狀況。
4、如果客戶對不穩定工況的溫度要求不是特別關注,選用冷凍水箱容積可以在上述計算

結果下適當減小。
以上分析和計算,是根據本人對冷凍水系統的理解整理出來的,請大家批評指正。


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