工业冷水机零部件的设计选型.doc

工业冷水机的设计选型经验
1. 压缩机：
根据制冷量和冷媒（制冷剂）选型的压缩机。
2．冷凝器的设计：
（1）风冷冷凝器：采用￠9.52mm紫铜管，
每3000瓦（匹）采用17.6m~18m紫铜管
风机采用每3000瓦（匹）需要风量约2100~2500m³/h。
（2）水冷冷凝器：采用￠15.3mm紫铜管，每3000瓦（匹）采用3.5m紫铜管（光管）。
3.干燥过滤器
干燥过滤器的选型根据冷凝器液管口径和制冷量选型
4.膨胀阀
膨胀阀的选型根据制冷量,制冷剂和干燥过滤器口径选型。
5．蒸发器的设计：
水箱式：
（1）盘管蒸发器：采用铜管，每3000瓦（匹）采用0.3~0.4㎡。
（2）盘管蒸发器：采用不锈钢管，每3000瓦（匹）采用0.35~0.5㎡
（3）盘管蒸发器：采用钛管，每3000瓦（匹）采用0.32~0.4㎡
壳管式：采用外螺纹铜管，每3000瓦（匹）采用0.18~0.2㎡。
水泵的选型（冷却泵和冷冻泵）
冷负荷Q=1112 kw；空调系统水环路带走的热量在此基础上乘以1.3同时使用系数取0.7则水流量为G
G=（Q×A×1.3）÷（1.163×T）
A: 使用系数；G: 水流量；T: 空调水系统供回水温差
G=（1112×0.7×1.3）÷（1.163×10）=87 m
/h；即：泵的流量为87 m

/h。
1) 阻力计算
管径长约300，比摩阻选200Pa/m
则H1=300×200 Pa=6mH2O
局部阻力取0.5则H2=0.5×6=3mH2O
制动控制阀 H3=5mH2O
机组压降 H4=50Kpa=5mH2O
换热器压降 H5=4mH2O
总扬程 h=1.2H=(6+3+5+5+4)=28.8 mH2O
故选择循环泵 G=87 m
/h H=32 mH2O N=17.5Kw n=1450rpm
2) 定压泵的选择：
定压点为最高点加5m H2O
H=32+5=37m H2O
建筑物水容量取1.3L /建筑平米
Vc=11000×1.3=14300L=14.3 m

小时流量取Vc之10%
则G=0.10×14.3=1.43m
/h
故定压泵取2 m
/h H=37m n=1450rpm

根据冷凝器和蒸发器的流量来选择泵的流量，其次确定泵的扬程（压力）
蒸发器的水流量(m³/h)=3.6*蒸发器的制冷量（W）/4.186*温差*1000（水的密度）
冷凝器的水流量(m³/h)=3.6*冷凝器的制冷量（W）/4.186*温差*1000（水的密度）
注：冷凝器制冷量=1.2*压缩机制冷量=1.2*蒸发器制冷量
冷却塔的选型：根据冷凝器的水流量和出口管径选择，也可以按冷却塔水流量=(1.5~1.8)*冷凝器的水流量
　　　　冷却塔冷却水量可以按下式计算：
   （10-14）
　　式中Q——冷却塔排走热量，kW；压缩式制冷机，取制冷机负荷1.3倍左右；吸收式制冷机，去制冷机负荷的2.5左右；
　　c——水的比热，kJ/（kg· oC），常温时c=4.1868 kJ/（kg·oC）；
tw1-tw2——冷却塔的进出水温差，oC；压缩式制冷机，取4~5 oC；吸收式制冷机，去6~9 oC。
　　2）水泵扬程
　　冷却水泵所需扬程
Hp=hf+hd+hm+hs+ho
　式中hf，hd——冷却水管路系统总的沿程阻力和局部阻力，mH2O；
hf，hd——冷却水管路系统总的沿程阻力和局部阻力，mH2O；
　　　　hm——冷凝器阻力，mH2O；
　　　　hs——冷却塔中水的提升高度（从冷却盛水池到喷嘴的高差），mH2O；
　 ho——冷却塔喷嘴喷雾压力，mH2O，约等于5 mH2O。

以上的参数是以中国标准电压，冷媒为R22为准的参数。如果以中国标准电压但频率是60HZ，冷媒为R22的参数要在上述的参数*1.2倍即可。
模温机选购方法
简单直接选购法 
    以下是简单的模温机选购办法，只作为指引，以下详细介绍实际计算方法。 
1. 按下式计算压铸模具加热需要的功率：  
L1 = (Q1*X1) / (t3600) watt  
   = (M*c*DnV1*X1) / (t*3600) watt  
L1 = 压铸模半边必须的加热功率，包括镶块或模具的其他零件 w (watt)  
Q1 = 升高待加热材料的温度所必需的热量 J (Joule)  
M = 待加热部份重量 = 待加热体质量 (kg)  
c = 比热 模具钢，约 500J / kgK (kg)  
DnV1 = 开始加热和终止加热 (工作温度) 间的温差 。  
t = 加热时间 (hr)  
X1 = 安全系数，热幅射，热传递到模框、压铸机上的热损耗  
(随着模具尺寸增大而升高) 1.2-2   
例如：模具                   重量    600Kg  
 加热时间表                     2小时  
      加热到220oC(VF)（室内温度VA为20oC）  
      DnV1=VF-VA=220-20=200oC  
      L1=(600 X 500 X 200 X 1.5)/2 X 3600=12.5KW  

2.在生产中，温度控制器冷却的功率可按下式计算：  
A2 = (M*fq*X2)/3600 kW (1kW = 860kcal)  
A2 = 由金属熔液带来的热，即必须通过冷却导出的热 kW  
M  G*S = 重量 (1 小时的重量) kg/h  
G = 铸件重量 (超过 1.5kg 的铸件，不包括浅道一般用水冷却) kg  
S = 每小时铸件数 n  
fq = 热系数 (见表 2)  
X2 = 修正系数，模具大时为 1；模具小时为 1.5         
例如：铸件重量                              2.5Kg  
      铸件数                                60/h  
      材料                                  铝(fq=798)  
      X2                                    1.1  
      A2=(2.5x60x798x1.1)/3600=36.6KW  
    假定模具的两边面积相等，则两个装置的功率为36.6/2=18.3KW 　  
3. 泵所需流量取决于通道的横截面积 (尽量使选定的通道  适合于所有模具) 这里使用经实际验证的热载体流速 2~ 3 m/s 为基础，以下数据可为标准值：  
通道直径mm         泵 V L/ mm  
80 - 11         10 - 14 以齿轮泵为主  
12 - 14            - 19 以齿轮泵为主  
14 - 16            - 25 侧通道特制离心泵  
16 - 18            - 32 侧通道特制离心泵  
除「流速」外，还必须检验选定的泵输送量是否能运送所需的能量。这可按下式进行：  
V = 60 *(L/c*DnV*p）  
V = 输送量 L/min  
L = 工作过程的规定功率 (L1 或者 L2 中取较大值)   
W (Watt)  
DnV3 = 模具工作温度和载热体原始温度间的最大允许温差 (约 40-100)oC(k)  
p = 载热体的密度 (见表 2) kg/dm3  
c = 比热 (见表 2) J/kgK   
例如：根据例3，18.3KW 即 18300W  
      若DnV3取40oC（例如：模具表面温度为240oC，油温为200oC，则  
      V=60*（18300/（2500*40*0.75））= 14.4L/min  

4. 必须进一步验算通道表面积  
    确定模具内部必需的加热通道的结构和尺寸是模具设计师的任务。通常载热体把热能传给模具或者将热量从模具带走，两者情况都一样，都决定于热传导系数 a，以 W/cm2 K 表示。  
热传导系数 a 主要受下列因素影响：   
§    载热体的流速   
§     模具与载热体间的温差   
§     系统均匀工作温度 (初始温度)  
最重要的是把接触面 (通道表面) 设计成能有效传递所需的能量。如通道直径太细或长度不足，会  
出现无法升温的情况，由于水冷通道一般较热油通道直径小，如不改设计，很多时导致接触面不足。  
必需的通道表面积计算公式如下：  
A = L/(a*DnV3)cm2  
A = 必要的热交换表面积 cm2  
L = L1 或者 L2 工作必需的加热或冷却功率 (取最大值) Watt  
a = 热传导系数 W/cm2 K (a = 0.222 / DnV3 = 40,   
a = 0.21 / DnV3 = 60)   
DnV3 = 载热体的初始温度和模具工作温度的温差oC(k)  
    为避免温度波动，温差应尽可能小，力求达到40oC。如果用铝，即使 100oC 也能取得良好效果 (例如模具工作温度 250oC，初始温度 150oC)，要避免 DnV3 超过 100oC，初始温度低于 150oC，否则，载热油的效率将变得极不理想。  
例如：按照 3，假定DnV3=40oC    w=3m/s  
      A1=18300/0.222*40=2061cm2  
      或：DnV3=60oC，w=3m/s  
      A2=18300/0.21*60=1452cm2  

            w=3m/s=183000cm/min  
      V=14.4L/min=14400cm3/min  
      Aq 横切面积=V/w=0.8cm2(3.1416*r2)  
                     ->d=10mm  
      通道直径最小 10mm  
      通道长度：A1/3.1416*d=2061cm2/3.14cm=656cm  

实际运用  
       所有举例的数值都经实践和试验的验证，它们可能受各种因素的影响，这些计算只能提供一些参考，并不担保适用于所有条件。有关具体型号设备的进一步说明，奥德备有充足资料提供，可致电：[phone]转827 查询。 

导热油之选择和使用须知  
    市面上有颇多可供选择的导热油，于选购时必需参考模温机的最高温度限制及使用温度，沸点要高于最高温度限制，并留意供应商建议的热油寿命数据。老化的油会造成沉淀，性能降低，其表现于沸点降低及较易燃烧。一般来说 350。 模温机运用 370。 至 380。 沸点，350。 至 360。最高的操作温度之导热油；320。 模温机选用 350。 沸点，320。 最高操作温度的导热油。另外，要留意最低启动油温及最低运行油温的数据，以配合当地天气环境。导热油的质量的特征应包括氧化稳定性、防沈、防泡沬等使用寿命数据