南京佩诗机电科技有限公司官网丨工业冷水机
十年专注从事工业制冷设备定制
全国服务咨询热线:

136-0516-3836

当前位置首页  »  资讯动态  »  产品知识 » 冷水机概述

冷水机概述

返回列表 作者:工业冷水机厂家 浏览:6897 发布日期:2021-06-07【

  冷水机

  是一种通过蒸汽压缩或吸收式制冷循环从液体中去除热量的机器。蒸汽压缩式冷水机组包括蒸汽压缩式制冷循环的 4 个主要组件(压缩机、蒸发器、冷凝器和某种形式的计量装置)。这些机器可以使用多种制冷剂。吸附式冷水机以市政用水为制冷剂,良性硅胶为干燥剂。吸收式制冷机以水为制冷剂,依靠水与溴化锂溶液的强亲和力达到制冷效果。大多数情况下,纯水是冷冻的,但这种水也可能含有一定比例的乙二醇和/或腐蚀抑制剂;其他流体(如稀油)也可以冷却。

  在空调中使用

  在空调系统中,冷冻水通常被分配到热交换器或,在空气处理单元或其他类型的终端设备中冷却各自空间中的空气,然后冷冻水被再循环。到冷却器再次冷却。这些冷却盘管将空气中的显热和潜热传递给冷冻水,从而冷却并通常为空气流除湿。用于空调应用的典型冷水机组的额定功率在 15 至 1500 吨(180,000 至 18,000,000BTU/h 或 53 至 5,300kW)之间) 的冷却能力。冷冻水温度范围为 35 至 45 华氏度或 1.5 至 7 摄氏度,具体取决于应用要求。

  在工业中使用

  在工业应用中,来自冷却器的冷冻水或其他液体被泵送通过工艺或实验室设备。工业冷水机用于各种行业的产品、机械和工厂机械的受控冷却。它们通常用于塑料工业的注塑和吹塑、金属加工切削油、焊接设备、压铸和机床、化学加工、药物配方、食品和饮料加工、造纸和水泥加工、真空系统、X-射线衍射、电源和发电站、分析设备、半导体、压缩空气和气体冷却。它们还用于冷却 MRI 机器和激光等高热专业物品,以及医院、酒店和校园。

  工业应用的冷水机可以是集中式的,每个冷水机满足多种冷却需求,也可以是分散的,每个应用或机器都有自己的冷水机。每种方法都有其优点。中央冷却器和分散式冷却器的组合也是可能的,特别是如果某些应用或使用点的冷却要求相同,但不是全部。

  分散式冷水机通常体积较小(冷却能力),通常在 0.2 吨到 10 吨之间。中央冷却器的容量通常从十吨到数百或数千吨不等。

  冷冻水用于中大型商业、工业和机构 (CII) 设施中的空气冷却和除湿。冷水机组可以是水冷、风冷或蒸发冷却。水冷式冷水机结合使用冷却塔,与风冷式冷水机相比,可提高冷水机的热力学效率。这是由于在或接近空气的湿球温度而不是更高的,有时甚至更高的干球温度时排热。蒸发冷却式冷水机组的效率高于风冷式,但低于水冷式。

  水冷式冷水机组通常用于室内安装和运行,由单独的冷凝器水回路冷却,并连接到室外冷却塔以将热量排放到大气中。

  风冷和蒸发冷却的冷水机组适用于室外安装和操作。空气冷却机器由环境空气直接冷却,环境空气直接通过机器的冷凝器盘管进行机械循环,以将热量排放到大气中。蒸发冷却的机器是类似的,除了它们在冷凝器盘管上喷洒水雾以帮助冷凝器冷却,使机器比传统的风冷机器更高效。这些类型的整装空气冷却或蒸发冷却冷却器通常不需要远程冷却塔。

  在可用的情况下,附近水体中随时可用的冷水可直接用于冷却,或更换或补充冷却塔。该深层湖水冷却系统在多伦多,加拿大,就是一个例子。它免除了对冷却塔的需求,显着减少了碳排放和能源消耗。它使用冷湖水来冷却冷却器,而冷却器又通过区域冷却来冷却城市建筑系统。回水用于加热城市的饮用水供应,这在这种寒冷的气候中是可取的。每当冷却器的排热可用于生产目的时,除了冷却功能外,还可以实现非常高的热效率。

  蒸汽压缩式冷水机组技术

  蒸汽压缩式冷水机组中使用的压缩机基本上有四种不同类型:往复压缩、涡旋压缩、螺杆驱动压缩和离心压缩都是可以由电动机、蒸汽或燃气轮机提供动力的机械机器。它们通过“逆朗肯”循环(也称为“蒸汽压缩”)产生冷却效果。对于蒸发冷却排热,它们的性能系数 (COP) 非常高,通常为 4.0 或更高。

  近年来,变速驱动 (VSD) 技术的应用提高了蒸汽压缩式冷水机组的效率。第一个 VSD 在 1970 年代后期应用于离心压缩机冷却器,随着能源成本的增加,它已成为常态。现在,VSD 正应用于旋转螺杆和涡旋技术压缩机。

  吸附技术的工作原理

  吸附式制冷机由热水驱动。这种热水可能来自任何数量的工业来源,包括来自工业过程的废热、来自太阳能热装置的原热或来自活塞发动机或涡轮机的排气或水套热量。

  吸附原理是基于气体和固体的相互作用。通过吸附冷却,固体和气体之间的分子相互作用使气体被吸附到固体中。冷水机的吸附室填充有固体材料硅胶,无需运动部件并消除与这些运动部件相关的噪音。硅胶创造了一个极低的湿度条件,导致水制冷剂在低温下蒸发。当水在蒸发器中蒸发时,它会冷却冷冻水。

  使用良性硅胶干燥剂可使吸附式冷水机的维护成本和运行成本保持在较低水平。

  吸收技术的工作原理

  吸收式制冷机的热力循环由热源驱动;这些热量通常通过蒸汽、热水或燃烧传送到冷却器。与电动冷水机相比,它们的电力要求非常低——溶液泵和制冷剂泵的总消耗量很少超过 15 kW。然而,它们的热输入要求很大,它们的COP通常在0.5(单效)到1.0(双效)之间。对于相同的吨位容量,它们需要比蒸汽压缩式冷水机大得多的冷却塔。然而,从能源效率的角度来看,吸收式制冷机在廉价、优质热或废热容易获得的地方表现出色。在阳光充足的气候下,太阳能已被用于操作吸收式制冷机。

  单效吸收循环以水为制冷剂,溴化锂为吸收剂。正是这两种物质彼此之间的强亲和力使循环起作用。整个过程几乎在完全真空中进行。

  1. 溶液泵——稀释的溴化锂溶液被收集在吸收器壳的底部。从这里开始,密封溶液泵将溶液移动通过壳管式换热器进行预热。

  2. 发生器——离开换热器后,稀溶液进入上壳。该解决方案围绕着一束输送蒸汽或热水的管子。蒸汽或热水将热量传递到稀溴化锂溶液池中。溶液沸腾,将制冷剂蒸气向上送入冷凝器并留下浓缩的溴化锂。浓缩的溴化锂溶液向下移动到热交换器,在那里它被泵入发生器的弱溶液冷却。

  3. 冷凝器——制冷剂蒸汽通过除雾器迁移到冷凝器管束。制冷剂蒸气冷凝在管子上。热量被通过管子内部流动的冷却水带走。当制冷剂冷凝时,它会聚集在冷凝器底部的槽中。

  4. 蒸发器——制冷剂液体从上壳的冷凝器向下移动到下壳的蒸发器,并喷洒在蒸发器管束上。由于下壳的极端真空 [6 毫米汞柱 (0.8 kPa) 绝对压力],制冷剂液体在大约 39°F (3.9°C) 时沸腾,产生制冷剂效应。(这种真空是由吸湿作用产生的 - 溴化锂对水的强亲和力 - 在下面的吸收器中。)

  5.吸收器——当制冷剂蒸气从蒸发器迁移到吸收器时,来自发生器的强溴化锂溶液喷洒在吸收器管束的顶部。强烈的溴化锂溶液实际上将制冷剂蒸汽吸入溶液,在蒸发器中产生极端真空。制冷剂蒸气吸收到溴化锂溶液中也会产生热量,这些热量被冷却水带走。现在稀释的溴化锂溶液收集在下壳的底部,在那里向下流到溶液泵。冷却循环现已完成,该过程再次开始。

  工业冷水机技术

  工业冷水机通常是完整的封装闭环系统,包括冷水机组、冷凝器和带循环泵、膨胀阀、无流量停机、内部冷水箱和温度控制的泵站。内部水箱有助于保持冷水温度并防止出现温度峰值。闭环工业冷水机在恒定温度和压力下循环使用清洁冷却剂或清洁水和条件添加剂,以提高水冷机器和仪器的稳定性和可重复性。水从冷却器流到应用程序的使用点并返回。

  如果入口和出口之间的水温差很大,那么将使用一个大的外部水箱来储存冷水。在这种情况下,冷冻水不会直接从冷水机进入应用程序,而是进入作为“温度缓冲器”的外部水箱。冷水箱比内部水箱大很多。冷水从外部水箱流向应用程序,从应用程序返回的热水返回外部水箱,而不是冷却器。

  不太常见的开环工业冷水机通过不断地再循环来控制开式水箱或集水槽中液体的温度。液体从水箱中抽出,通过冷却器泵送回水箱。一个可调节的恒温器感应补充液的温度,使冷却器循环以保持罐中的温度恒定。

  工业冷水机的最新发展之一是使用水冷而不是风冷。在这种情况下,冷凝器不使用环境空气冷却热制冷剂,而是使用由冷却塔冷却的水。由于水基冷凝器的表面积小且没有风扇,这一发展使得能源需求减少了 15% 以上,并且还允许显着减小冷却器的尺寸。此外,没有风扇可以显着降低噪音水平。

  大多数工业冷水机使用制冷作为冷却介质,但有些依靠更简单的技术,例如空气或水流过包含冷却剂的盘管来调节温度。水是过程冷却器中最常用的冷却剂,尽管经常使用冷却剂混合物(主要是水和冷却剂添加剂以增强散热)。

  工业冷水机选择

  搜索工业冷水机时要考虑的重要规格包括总生命周期成本、电源、冷水机 IP 等级、冷水机冷却能力、蒸发器容量、蒸发器材料、蒸发器类型、冷凝器材料、冷凝器容量、环境温度、电机风扇类型、噪音水平、内部管道材料、压缩机数量、压缩机类型、冰箱回路数量、冷却剂要求、流体排放温度和 COP(以 RT 为单位的冷却能力与整个冷水机消耗的能量之比,以 KW 为单位)。对于中型到大型冷却器,该值应在 3.5-7.0 之间,值越高意味着效率越高。冷却器效率通常以千瓦/制冷吨(kW/RT) 为单位指定。

  需要重点考虑的过程泵规格包括过程流量、过程压力、泵材料、弹性体和机械轴密封材料、电机电压、电机电气等级、电机 IP 等级和泵等级。如果冷水温度低于-5°C,则需要使用特殊的泵才能泵出高浓度的乙二醇。其他重要规格包括内部水箱尺寸和材料以及满载电流。

  在工业冷水机之间进行选择时应考虑的控制面板功能包括本地控制面板、远程控制面板、故障指示器、温度指示器和压力指示器。

  附加功能包括紧急警报、热气旁路、城市供水切换和脚轮。

  制冷剂

  蒸汽压缩式制冷机在内部使用制冷剂作为其工作流体。有多种制冷剂可供选择;选择冷水机时,需要匹配应用的冷却温度要求和制冷剂的冷却特性。需要考虑的重要参数是工作温度和压力。

  有几个环境因素与制冷剂有关,也会影响未来冷水机应用的可用性。这是间歇性应用的一个关键考虑因素,其中大型冷水机可能会持续 25 年或更长时间。需要考虑制冷剂的臭氧消耗潜势(ODP) 和全球变暖潜势(GWP)。一些更常见的蒸汽压缩制冷剂的 ODP 和 GWP 数据:

制冷剂 开发计划署 全球升温潜能值
R-134a 0 1300
R-123 0.012 120
R-22 0.05 1700
R401a 0.027 970
R404a 0 3260
R407a 0 ???
R407c 0 1525
R408a 0.016 3020
R409a 0.039 1290
R410a 0 1725
R500 0.7 ???
R502 0.18 5600