关于冷水机组的一般计算原则

1、关于工业冷水机组设计选型的一般计算原则近期遇到几单冷水机组的项目，以前没有对该机组作过系统研究，现就该问 题归纳出一般性计算原则，供经验之用。第一步，首先确定耗冷量，耗冷量计算方法一般有以下几种途径：1、通过冷却水（油）进、出口温差来计算发热量 Q = SH * De * F * DT / 60Q:发热量kWSH:比热 水的比热为4.2kJ/kgC（4.2千焦耳/千克摄氏度）；油的比热 为1.97kJ/kgC（ 1.97千焦耳/千克摄氏度）De：比重 水的比重1 kg /L （1千克/升）油的比重0.88 kg /L （0.88千克/升） F:流量LPM（L/min升/分钟）DT :冷却水（油

2、）进出口温差（出口温度-进口温度） 注：“/60”是用于将流量 升/分 变为 升/秒，1kW = 1kJ/s。例1:冷却水进水为20C，出水25C，流量10 L/min发热量 Q = 4.2 * 1 * 10 * （25-20） / 60 = 3.5kW 选择冷水机冷量时可适当加大 20%-50%。例2:冷却油进口为25C，出水32C，流量8 L/min发热量 Q = 1.97 * 0.88 * 8 * （32-25） / 60 = 1.62kW 选择冷水机冷量时可适当加大 20%-50%。2、通过设备的功率、发热量估算a如用于主轴冷却，可根据主轴电机功率的30%估算所需制冷机组的冷量。 例：

3、7.5 kW电机，可选配2.2 kW或2.8 kW冷量的制冷机组；b、注塑机可按每安士 0.6 kW冷量估算C、注塑机耗冷量的详细计算过程析解事实上，一副模具就是一个换热器， 热量由融熔的塑料传入模具， 再由模具 传入不断循环的冷却介质冰水中， 只有很小一部分进入空气和注塑机的压模 板。众所周知，塑料成型的周期，相当大的部分用于冷却，有时可占到塑料成型 周期的 80%以上，因此将冷却时间控制到最小是绝对必要的。 例如，一副模具成 型周期一般要 20 秒，如将原来冷却水塔的水改用冷水机产生的冰水进行冷却， 它可缩短到 16 秒。尽管最初选择配备的冷水机造价要高些，但它可使产量提高 20%，在长期

4、的生产中，能取得很大的收益。那么，如何来选择冰水能量呢？从 上面我们即可知道， 它与成型材料的比热、 熔胶时的温度， 重量以及制品脱模时 的温度有关。一副模具所需的冰水能量之计算公式为：Q=Wx CXT x S该公式中：Q 为所需冰水能量 kCal/h;、W 为塑料原料重量 kg/h;C为塑料原料比热kcal/kg C； T为熔胶温度与制品脱模时的温度差C （见附表）；S 为安全系数（一般取 1.35-2.0），当单机匹配时，一般选择小值，而当 一台冷水机与多台模具相配时取大值，如选择风冷式冷水机时，S也应适当选择大一点。例如：一副模具生产PP制品，每小时生产量约50kg,问冷却需要量为多少？

5、 应配备多大的冷水机为合适？Q=50x 0.48x 200x 1.35=6480（kCal/h）；每小时需 6480kCal/h 冷却量，可选用 3HP 左右输入标准功率的冷水机。当 然这是一个例子， 生产过程中， 很难取得比较完整的数据。 根据我们以往多年规 划，配套销售的经验， T=200C，它是众多常用制品经过多年统计后的一个平 均值。如果模具上附有热胶道， 还应将热胶道的能量加入冷量的计算， 一般热胶道 是以KW为单位，计算时应将单位转换成 kcal/h,1KW=860kcal/h。如果供给工厂 的水量充足，温度较低，成本也较低，此时就不需要使用冷水机，这一般是不太现实的，除非工厂能在

6、水温较低的大湖边；另一种是利用城市深井供水来满足温 度和流量的需要，但往往成本太高。对实验装置可以使用这种方法，但对于工厂， 这样做是不切实际的。3、通过水（油）箱的温升来计算发热量Q = SH * De * V * DT / 60Q:发热量kWSH:比热 水的比热为4.2kJ/kgC（4.2千焦耳/千克摄氏度）；油的比热 为1.97kJ/kgC（ 1.97千焦耳/千克摄氏度）De：比重 水的比重1 kg /L （1千克/升）油的比重0.88 kg /L （0.88千克/升）V:水容量L （升）包括水箱及管路中的总水容量DT:水（油）在一分钟内的最大温升注：“/ 60 ”是用于将温升 摄氏度/

7、分 变为 摄氏度/秒，1kW = 1kJ/s。 注意: 测量时，水（油）箱的温度需略低于环境温度，并且设备处于最大 的负荷下工作。例：水箱容积1000L，最大的温升0.2 C /min发热量 Q = 4.2 * 1 * 1000 * 0.2 / 60 = 14 kW选择冷水机冷量时可适当加大 20%-50%。补充说明:1、冷水机的制冷量与环境温度及出水温度不同而变化。2、设备实际发热量亦会因为不同的工件、模具、参数等发生变化。3、使用冷水机后温度下降，连接管路、水箱、油箱、模具、主轴、设备表 面温度会低；由于环境温度，因此会吸收热量导致负荷增大。4、在工业冷却的实际应用中很多情况是无法准确利用

8、以上方法计算的，这 时只能通过经验数据、同类设备类比等方法估算。5、任何的计算方法都有可能会出现偏差，以致实际选用的制冷机组过大或过少，所以必须慎重计算。第二步，确定冷冻水供给量，即计算流量和接口口径，析解如下：1、冷冻水（冰水温差）问题 模具冷却流体（冰水）的温度一般受制于加工材料和制品形状而发生较大变 化，如聚乙烯薄壁烧杯，模具要求冰水温度在0C以下；而其它绝大多数情况下， 模具所要求的冰水的温度都在 5C以上，普通的工业冷水机能都提供 5C以上的 冰水，低温型冷水机能满足5C以下及至0C以下的要求（需用盐水或防冻液）。模具进出口处冰水的温差往往是根据制品要求来设定的， 在许多情况下，温

9、差为3-5C时是最理想的，但有时也需要温差有 1-2 C。温差越小，意味着把同 样的热量带出去，需要的冰水流量就越大，反之需要的流量越小。比如：温差为 5C时，流量需要60L，而到温差为2C时，流量则需要150L。2、冷冻水流量确定 一副模具所需的冰水流量直接与模具要带走的热量和冰水进出模具的温差有关。例如；要将6480kcal/h的热量从模具上带走，若温差为 3C,那么至少需 要的流量为多少？冰水流量 Q=6480-3-60=36 （ L/min ）。3、冷冻水水质处理问题 水的软化，在使用冷水机的过程中，也是一个不可忽视的问题，对水的 PH值也需要不断地观测，最佳 PH 值应等于 7，大于

10、 7 的 PH 值会产生可怕的腐蚀 现象，如不采取措施，会在蒸发器、模具内生垢，会起隔热的作用，严重时，使 其能量的转换效果降低 30%。很明显这就要求考虑对硬水的软化。最有效的方法， 可在系统中配置一台电子硬水软化器，这样的软化器是以离子交换原理设计制作 的。根据流量的不同可配置不同规格的软化器， 直接连接在循环水管路中，一般 配置有水处理软化器所需费用也不会太高，也可定期向循环系统中加入一定比例 的除垢剂。4、冷冻水的流量和压力问题一般注塑成型模具冷却，冰水的压力选择0.10.2MPa （即扬程1020m）,即可满足要求，而普通冷水机能满足这个要求，以利采用相应压力的水泵以满足 系统供水之

11、需要。流量与管径之间的关系表:管径3/81/22/417417223流量122035901302305605、液压油和料筒喂料段的冷却通常液压油和料筒喂料段采用冷却水塔的水来冷却，因为这不仅是最佳的方法，单就生产成本看，也是极经济的，除非对其温度有特定的要求，可用冰水对 其进行冷却。6管道的保温冰水管道必须进行保温隔热，因为管道隔热不仅能阻止冷量的严重损失， 而 且也阻止了在管外壁上形成的结露水。 例如：冰水温度10C,环境温度为30C, 一根25米长，表面积为25m2 ;金属管道的热辐射可达 750kcal/h，这差不多是 3HP压缩机产生的制冷量的10%，5HP压缩机产生的制冷量的6%左右。冷水机与模具的连接，通常采用增强胶管连接，因为这样的胶管其本身就有 隔热的功能，但长度超过5m,也要考虑适度的保温隔热性。附表：不同的模塑材料需要的注塑和模具温度和比