冷水機(jī)

　　是一種通過蒸汽壓縮或吸收式制冷循環(huán)從液體中去除熱量的機(jī)器。蒸汽壓縮式冷水機(jī)組包括蒸汽壓縮式制冷循環(huán)的 4 個(gè)主要組件(壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器和某種形式的計(jì)量裝置)。這些機(jī)器可以使用多種制冷劑。吸附式冷水機(jī)以市政用水為制冷劑，良性硅膠為干燥劑。吸收式制冷機(jī)以水為制冷劑，依靠水與溴化鋰溶液的強(qiáng)親和力達(dá)到制冷效果。大多數(shù)情況下，純水是冷凍的，但這種水也可能含有一定比例的乙二醇和/或腐蝕抑制劑;其他流體(如稀油)也可以冷卻。

　　在空調(diào)中使用

　　在空調(diào)系統(tǒng)中，冷凍水通常被分配到熱交換器或，在空氣處理單元或其他類型的終端設(shè)備中冷卻各自空間中的空氣，然后冷凍水被再循環(huán)。到冷卻器再次冷卻。這些冷卻盤管將空氣中的顯熱和潛熱傳遞給冷凍水，從而冷卻并通常為空氣流除濕。用于空調(diào)應(yīng)用的典型冷水機(jī)組的額定功率在 15 至 1500 噸(180,000 至 18,000,000BTU/h 或 53 至 5,300kW)之間) 的冷卻能力。冷凍水溫度范圍為 35 至 45 華氏度或 1.5 至 7 攝氏度，具體取決于應(yīng)用要求。

　　在工業(yè)中使用

　　在工業(yè)應(yīng)用中，來自冷卻器的冷凍水或其他液體被泵送通過工藝或?qū)嶒?yàn)室設(shè)備。工業(yè)冷水機(jī)用于各種行業(yè)的產(chǎn)品、機(jī)械和工廠機(jī)械的受控冷卻。它們通常用于塑料工業(yè)的注塑和吹塑、金屬加工切削油、焊接設(shè)備、壓鑄和機(jī)床、化學(xué)加工、藥物配方、食品和飲料加工、造紙和水泥加工、真空系統(tǒng)、X-射線衍射、電源和發(fā)電站、分析設(shè)備、半導(dǎo)體、壓縮空氣和氣體冷卻。它們還用于冷卻 MRI 機(jī)器和激光等高熱專業(yè)物品，以及醫(yī)院、酒店和校園。

　　工業(yè)應(yīng)用的冷水機(jī)可以是集中式的，每個(gè)冷水機(jī)滿足多種冷卻需求，也可以是分散的，每個(gè)應(yīng)用或機(jī)器都有自己的冷水機(jī)。每種方法都有其優(yōu)點(diǎn)。中央冷卻器和分散式冷卻器的組合也是可能的，特別是如果某些應(yīng)用或使用點(diǎn)的冷卻要求相同，但不是全部。

　　分散式冷水機(jī)通常體積較小(冷卻能力)，通常在 0.2 噸到 10 噸之間。中央冷卻器的容量通常從十噸到數(shù)百或數(shù)千噸不等。

　　冷凍水用于中大型商業(yè)、工業(yè)和機(jī)構(gòu) (CII) 設(shè)施中的空氣冷卻和除濕。冷水機(jī)組可以是水冷、風(fēng)冷或蒸發(fā)冷卻。水冷式冷水機(jī)結(jié)合使用冷卻塔，與風(fēng)冷式冷水機(jī)相比，可提高冷水機(jī)的熱力學(xué)效率。這是由于在或接近空氣的濕球溫度而不是更高的，有時(shí)甚至更高的干球溫度時(shí)排熱。蒸發(fā)冷卻式冷水機(jī)組的效率高于風(fēng)冷式，但低于水冷式。

　　水冷式冷水機(jī)組通常用于室內(nèi)安裝和運(yùn)行，由單獨(dú)的冷凝器水回路冷卻，并連接到室外冷卻塔以將熱量排放到大氣中。

　　風(fēng)冷和蒸發(fā)冷卻的冷水機(jī)組適用于室外安裝和操作?？諝饫鋮s機(jī)器由環(huán)境空氣直接冷卻，環(huán)境空氣直接通過機(jī)器的冷凝器盤管進(jìn)行機(jī)械循環(huán)，以將熱量排放到大氣中。蒸發(fā)冷卻的機(jī)器是類似的，除了它們在冷凝器盤管上噴灑水霧以幫助冷凝器冷卻，使機(jī)器比傳統(tǒng)的風(fēng)冷機(jī)器更高效。這些類型的整裝空氣冷卻或蒸發(fā)冷卻冷卻器通常不需要遠(yuǎn)程冷卻塔。

　　在可用的情況下，附近水體中隨時(shí)可用的冷水可直接用于冷卻，或更換或補(bǔ)充冷卻塔。該深層湖水冷卻系統(tǒng)在多倫多，加拿大，就是一個(gè)例子。它免除了對冷卻塔的需求，顯著減少了碳排放和能源消耗。它使用冷湖水來冷卻冷卻器，而冷卻器又通過區(qū)域冷卻來冷卻城市建筑系統(tǒng)。回水用于加熱城市的飲用水供應(yīng)，這在這種寒冷的氣候中是可取的。每當(dāng)冷卻器的排熱可用于生產(chǎn)目的時(shí)，除了冷卻功能外，還可以實(shí)現(xiàn)非常高的熱效率。

　　蒸汽壓縮式冷水機(jī)組技術(shù)

　　蒸汽壓縮式冷水機(jī)組中使用的壓縮機(jī)基本上有四種不同類型：往復(fù)壓縮、渦旋壓縮、螺桿驅(qū)動(dòng)壓縮和離心壓縮都是可以由電動(dòng)機(jī)、蒸汽或燃?xì)廨啓C(jī)提供動(dòng)力的機(jī)械機(jī)器。它們通過“逆朗肯”循環(huán)(也稱為“蒸汽壓縮”)產(chǎn)生冷卻效果。對于蒸發(fā)冷卻排熱，它們的性能系數(shù) (COP) 非常高，通常為 4.0 或更高。

　　近年來，變速驅(qū)動(dòng) (VSD) 技術(shù)的應(yīng)用提高了蒸汽壓縮式冷水機(jī)組的效率。第一個(gè) VSD 在 1970 年代后期應(yīng)用于離心壓縮機(jī)冷卻器，隨著能源成本的增加，它已成為常態(tài)?，F(xiàn)在，VSD 正應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)螺桿和渦旋技術(shù)壓縮機(jī)。

　　吸附技術(shù)的工作原理

　　吸附式制冷機(jī)由熱水驅(qū)動(dòng)。這種熱水可能來自任何數(shù)量的工業(yè)來源，包括來自工業(yè)過程的廢熱、來自太陽能熱裝置的原熱或來自活塞發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪機(jī)的排氣或水套熱量。

　　吸附原理是基于氣體和固體的相互作用。通過吸附冷卻，固體和氣體之間的分子相互作用使氣體被吸附到固體中。冷水機(jī)的吸附室填充有固體材料硅膠，無需運(yùn)動(dòng)部件并消除與這些運(yùn)動(dòng)部件相關(guān)的噪音。硅膠創(chuàng)造了一個(gè)極低的濕度條件，導(dǎo)致水制冷劑在低溫下蒸發(fā)。當(dāng)水在蒸發(fā)器中蒸發(fā)時(shí)，它會(huì)冷卻冷凍水。

　　使用良性硅膠干燥劑可使吸附式冷水機(jī)的維護(hù)成本和運(yùn)行成本保持在較低水平。

　　吸收技術(shù)的工作原理

　　吸收式制冷機(jī)的熱力循環(huán)由熱源驅(qū)動(dòng);這些熱量通常通過蒸汽、熱水或燃燒傳送到冷卻器。與電動(dòng)冷水機(jī)相比，它們的電力要求非常低——溶液泵和制冷劑泵的總消耗量很少超過 15 kW。然而，它們的熱輸入要求很大，它們的COP通常在0.5(單效)到1.0(雙效)之間。對于相同的噸位容量，它們需要比蒸汽壓縮式冷水機(jī)大得多的冷卻塔。然而，從能源效率的角度來看，吸收式制冷機(jī)在廉價(jià)、優(yōu)質(zhì)熱或廢熱容易獲得的地方表現(xiàn)出色。在陽光充足的氣候下，太陽能已被用于操作吸收式制冷機(jī)。

　　單效吸收循環(huán)以水為制冷劑，溴化鋰為吸收劑。正是這兩種物質(zhì)彼此之間的強(qiáng)親和力使循環(huán)起作用。整個(gè)過程幾乎在完全真空中進(jìn)行。

　　1. 溶液泵——稀釋的溴化鋰溶液被收集在吸收器殼的底部。從這里開始，密封溶液泵將溶液移動(dòng)通過殼管式換熱器進(jìn)行預(yù)熱。

　　2. 發(fā)生器——離開換熱器后，稀溶液進(jìn)入上殼。該解決方案圍繞著一束輸送蒸汽或熱水的管子。蒸汽或熱水將熱量傳遞到稀溴化鋰溶液池中。溶液沸騰，將制冷劑蒸氣向上送入冷凝器并留下濃縮的溴化鋰。濃縮的溴化鋰溶液向下移動(dòng)到熱交換器，在那里它被泵入發(fā)生器的弱溶液冷卻。

　　3. 冷凝器——制冷劑蒸汽通過除霧器遷移到冷凝器管束。制冷劑蒸氣冷凝在管子上。熱量被通過管子內(nèi)部流動(dòng)的冷卻水帶走。當(dāng)制冷劑冷凝時(shí)，它會(huì)聚集在冷凝器底部的槽中。

　　4. 蒸發(fā)器——制冷劑液體從上殼的冷凝器向下移動(dòng)到下殼的蒸發(fā)器，并噴灑在蒸發(fā)器管束上。由于下殼的極端真空 [6 毫米汞柱 (0.8 kPa) 絕對壓力]，制冷劑液體在大約 39°F (3.9°C) 時(shí)沸騰，產(chǎn)生制冷劑效應(yīng)。(這種真空是由吸濕作用產(chǎn)生的 - 溴化鋰對水的強(qiáng)親和力 - 在下面的吸收器中。)

　　5.吸收器——當(dāng)制冷劑蒸氣從蒸發(fā)器遷移到吸收器時(shí)，來自發(fā)生器的強(qiáng)溴化鋰溶液噴灑在吸收器管束的頂部。強(qiáng)烈的溴化鋰溶液實(shí)際上將制冷劑蒸汽吸入溶液，在蒸發(fā)器中產(chǎn)生極端真空。制冷劑蒸氣吸收到溴化鋰溶液中也會(huì)產(chǎn)生熱量，這些熱量被冷卻水帶走?，F(xiàn)在稀釋的溴化鋰溶液收集在下殼的底部，在那里向下流到溶液泵。冷卻循環(huán)現(xiàn)已完成，該過程再次開始。

　　工業(yè)冷水機(jī)技術(shù)

　　工業(yè)冷水機(jī)通常是完整的封裝閉環(huán)系統(tǒng)，包括冷水機(jī)組、冷凝器和帶循環(huán)泵、膨脹閥、無流量停機(jī)、內(nèi)部冷水箱和溫度控制的泵站。內(nèi)部水箱有助于保持冷水溫度并防止出現(xiàn)溫度峰值。閉環(huán)工業(yè)冷水機(jī)在恒定溫度和壓力下循環(huán)使用清潔冷卻劑或清潔水和條件添加劑，以提高水冷機(jī)器和儀器的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。水從冷卻器流到應(yīng)用程序的使用點(diǎn)并返回。

　　如果入口和出口之間的水溫差很大，那么將使用一個(gè)大的外部水箱來儲存冷水。在這種情況下，冷凍水不會(huì)直接從冷水機(jī)進(jìn)入應(yīng)用程序，而是進(jìn)入作為“溫度緩沖器”的外部水箱。冷水箱比內(nèi)部水箱大很多。冷水從外部水箱流向應(yīng)用程序，從應(yīng)用程序返回的熱水返回外部水箱，而不是冷卻器。

　　不太常見的開環(huán)工業(yè)冷水機(jī)通過不斷地再循環(huán)來控制開式水箱或集水槽中液體的溫度。液體從水箱中抽出，通過冷卻器泵送回水箱。一個(gè)可調(diào)節(jié)的恒溫器感應(yīng)補(bǔ)充液的溫度，使冷卻器循環(huán)以保持罐中的溫度恒定。

　　工業(yè)冷水機(jī)的最新發(fā)展之一是使用水冷而不是風(fēng)冷。在這種情況下，冷凝器不使用環(huán)境空氣冷卻熱制冷劑，而是使用由冷卻塔冷卻的水。由于水基冷凝器的表面積小且沒有風(fēng)扇，這一發(fā)展使得能源需求減少了 15% 以上，并且還允許顯著減小冷卻器的尺寸。此外，沒有風(fēng)扇可以顯著降低噪音水平。

　　大多數(shù)工業(yè)冷水機(jī)使用制冷作為冷卻介質(zhì)，但有些依靠更簡單的技術(shù)，例如空氣或水流過包含冷卻劑的盤管來調(diào)節(jié)溫度。水是過程冷卻器中最常用的冷卻劑，盡管經(jīng)常使用冷卻劑混合物(主要是水和冷卻劑添加劑以增強(qiáng)散熱)。

　　工業(yè)冷水機(jī)選擇

　　搜索工業(yè)冷水機(jī)時(shí)要考慮的重要規(guī)格包括總生命周期成本、電源、冷水機(jī) IP 等級、冷水機(jī)冷卻能力、蒸發(fā)器容量、蒸發(fā)器材料、蒸發(fā)器類型、冷凝器材料、冷凝器容量、環(huán)境溫度、電機(jī)風(fēng)扇類型、噪音水平、內(nèi)部管道材料、壓縮機(jī)數(shù)量、壓縮機(jī)類型、冰箱回路數(shù)量、冷卻劑要求、流體排放溫度和 COP(以 RT 為單位的冷卻能力與整個(gè)冷水機(jī)消耗的能量之比，以 KW 為單位)。對于中型到大型冷卻器，該值應(yīng)在 3.5-7.0 之間，值越高意味著效率越高。冷卻器效率通常以千瓦/制冷噸(kW/RT) 為單位指定。

　　需要重點(diǎn)考慮的過程泵規(guī)格包括過程流量、過程壓力、泵材料、彈性體和機(jī)械軸密封材料、電機(jī)電壓、電機(jī)電氣等級、電機(jī) IP 等級和泵等級。如果冷水溫度低于-5°C，則需要使用特殊的泵才能泵出高濃度的乙二醇。其他重要規(guī)格包括內(nèi)部水箱尺寸和材料以及滿載電流。

　　在工業(yè)冷水機(jī)之間進(jìn)行選擇時(shí)應(yīng)考慮的控制面板功能包括本地控制面板、遠(yuǎn)程控制面板、故障指示器、溫度指示器和壓力指示器。

　　附加功能包括緊急警報(bào)、熱氣旁路、城市供水切換和腳輪。

　　制冷劑

　　蒸汽壓縮式制冷機(jī)在內(nèi)部使用制冷劑作為其工作流體。有多種制冷劑可供選擇;選擇冷水機(jī)時(shí)，需要匹配應(yīng)用的冷卻溫度要求和制冷劑的冷卻特性。需要考慮的重要參數(shù)是工作溫度和壓力。

　　有幾個(gè)環(huán)境因素與制冷劑有關(guān)，也會(huì)影響未來冷水機(jī)應(yīng)用的可用性。這是間歇性應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵考慮因素，其中大型冷水機(jī)可能會(huì)持續(xù) 25 年或更長時(shí)間。需要考慮制冷劑的臭氧消耗潛勢(ODP) 和全球變暖潛勢(GWP)。一些更常見的蒸汽壓縮制冷劑的 ODP 和 GWP 數(shù)據(jù)：