一、冷水機(jī)的組成和熱力分析
1.機(jī)殼： 因?yàn)槔渌畽C(jī)的制冷量大體上有4、6、8、12和25KW等所以基本上制冷量在12KW以下的機(jī)型因其重要較輕，均做成鋁合金框架，內(nèi)裝鐵皮噴塑門板，所有重物，如水箱、壓縮機(jī)水泵及框架的重量全用角鐵焊制的底托進(jìn)行支撐并完成固定。底托的下方連接橡膠底腳，完成整機(jī)的減振；橡膠腳和地面形成的縫隙及門板的縫隙可以形成自然對(duì)流完成壓機(jī)和水泵的自然冷卻。而12KW以上的機(jī)型整機(jī)較重，考慮剛度多，就做成鐵框架，但其結(jié)構(gòu)大體同上。
2.制冷系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng) 它是由R22為工質(zhì)的單級(jí)制冷系統(tǒng)和以水泵為動(dòng)力的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)組成；通過(guò)蒸發(fā)器把二個(gè)系統(tǒng)連接起來(lái)（制冷系統(tǒng)如過(guò)濾器，或分體式冷水機(jī)，室內(nèi)、外機(jī)連接管及閥門；水系統(tǒng)中如：水過(guò)濾器及各種用途的球閥，為簡(jiǎn)化起見均未畫出）。加在制冷系統(tǒng)上的負(fù)荷是由“主機(jī)”（如加速器、核磁共振等發(fā)熱設(shè)備）和水泵共同產(chǎn)生的，選擇水泵就成了優(yōu)化設(shè)計(jì)的前提，請(qǐng)看下述實(shí)例。 90年代初和中期，我們先后為“某所”同發(fā)熱量主機(jī)，各設(shè)計(jì)了一臺(tái)冷水機(jī)。其主機(jī)方提出的部分參數(shù)如下：（1）主機(jī)發(fā)熱量為7KW；（2）水泵流是2m/h，揚(yáng)程50米，用防腐水泵。面對(duì)如上的小流量、大揚(yáng)程，又要用不銹鋼水泵，很難選購(gòu)。經(jīng)多方尋找，結(jié)果電機(jī)功率為7.5KW。經(jīng)廣泛收集非標(biāo)水泵產(chǎn)品樣本，同性能的水泵，電機(jī)功率為1.1KW，在為其設(shè)計(jì)第二臺(tái)冷水機(jī)時(shí)，壓縮機(jī)功率、冷凝器和蒸發(fā)器的面積及整機(jī)外型尺寸均下降了好多。如上實(shí)例，留下很深的印象：節(jié)能降耗，選件產(chǎn)關(guān)鍵。
3.電器控制：有傳統(tǒng)的機(jī)電控制和電腦程控兩種。前者便于維修，價(jià)格便宜；后者水箱溫度顯示直觀，但價(jià)格較貴，對(duì)維修人員要求較高，不詳述。
二、制冷各部件的選擇設(shè)計(jì)和工況設(shè)定
以冷卻水恒溫在25℃±1℃，每小時(shí)2M3的循環(huán)量，平衡加在蒸發(fā)器上6KW的熱負(fù)荷機(jī)型為例，說(shuō)明如下：壓縮機(jī)采用1.3KW全封閉式高溫壓縮機(jī)，冷凝器選用風(fēng)冷冷凝器，節(jié)流裝置采用毛細(xì)管，蒸發(fā)器采用自行設(shè)計(jì)的蒸發(fā)器。
1.擴(kuò)展壓縮機(jī)的使用范圍，保障壓縮機(jī)可靠運(yùn)行。我們知道，蒸發(fā)溫度越高壓縮機(jī)的產(chǎn)冷量越大，越利于節(jié)能降耗。但做為全封閉R22的高溫壓縮機(jī)，性能曲線中zui高蒸發(fā)溫度一般給到10℃，有的品版給到15℃，即便蒸發(fā)溫度定成15℃，做為處理25℃水的冷水機(jī)，壓縮機(jī)出力仍有潛力可挖，所以把蒸發(fā)溫度提到18℃，這就超出了性能曲線的范圍。蒸發(fā)溫度的提高造成壓縮機(jī)吸氣比容減少，冷煤循環(huán)量加大，這將導(dǎo)致電機(jī)負(fù)荷過(guò)重，甚至燒毀及氣閥受力的變化。為確保壓縮機(jī)可靠運(yùn)行，我們把冷凝溫度和標(biāo)況環(huán)境溫度（即標(biāo)況進(jìn)風(fēng)溫度）的差定到14℃，為獲得重復(fù)性較好的數(shù)據(jù)，建立了非標(biāo)冷水機(jī)試驗(yàn)室。非標(biāo)冷水機(jī)的技術(shù)要求不一樣，出風(fēng)方向、機(jī)型大小、外型尺寸等諸多差異，使我們將試驗(yàn)室定位為“組合式”，即做成標(biāo)準(zhǔn)木框，雙面蒙塑料布跟木框釘起來(lái)，以滿足每臺(tái)冷水機(jī)試驗(yàn)所需的zui小空間進(jìn)行拼裝，這樣可以減少試驗(yàn)所需時(shí)間和電耗。如此的試驗(yàn)室造價(jià)低，重量輕并能在冷水機(jī)使用范圍內(nèi)滿足變工況的試驗(yàn)要求。 試機(jī)時(shí)密切注視電器儀表（看是否超出樣本給定的極值）、冷煤壓力表和溫度表，但氣閥承受能力是看不見的，鑒于吸氣比容減少，作用在閥片上的力會(huì)增大，但其畢竟是受壓差控制的自動(dòng)閥，因上述設(shè)定工況的壓差低于通常工況，所以，只能通過(guò)時(shí)間去驗(yàn)證。該產(chǎn)品91年試制至今，先后已生產(chǎn)了70-80臺(tái)，未見氣閥損壞，但畢竟超出了壓縮機(jī)的使用范圍。為此，在第十屆制冷展“丹佛司—美優(yōu)樂”廠家主講其壓縮機(jī)性能時(shí)，特對(duì)我們的工況設(shè)定提出咨詢，該公司為我們把工況輸入電腦，證實(shí)了上述工況可以使用。在此對(duì)“丹佛司—美優(yōu)樂”公司趙李曼工程師表示感謝。
2.減少蒸發(fā)器內(nèi)壓降，爭(zhēng)取獲得較大的傳熱溫差 91年比較的板式蒸發(fā)器，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還見不到，其余幾種傳統(tǒng)蒸發(fā)器很難靠標(biāo)，且非標(biāo)冷水機(jī)批次少，作為試制，廠家也不愿意接。迫于工作壓力，查閱了好多資料，分析了好多種換熱器的流動(dòng)模式和各種流動(dòng)放熱系數(shù)計(jì)算式，當(dāng)時(shí)本著三個(gè)設(shè)想：*，蒸發(fā)器內(nèi)壓降要小，這樣才能有較大的傳熱溫差。第二，熱流密度要大，才能體積小。第三，工程投入不能太大，并且工藝可行。zui后，確定了流動(dòng)模式。又經(jīng)過(guò)計(jì)算、試驗(yàn)等反復(fù)，zui后以0.19m2的傳熱面積，熱流密度等于31.4KW/M2，蒸發(fā)器全程壓降，實(shí)測(cè)0.188Bar、溫降不到1℃，爭(zhēng)取到了較大的傳熱溫差，并保證在蒸發(fā)器有6-7℃過(guò)熱，以保護(hù)壓縮機(jī)。因?yàn)檎舭l(fā)器體積小，冷煤內(nèi)容積小，又采用毛細(xì)管節(jié)流，所以冷凝器未設(shè)過(guò)冷，免得平衡壓力太高。至今25KW以上的冷水機(jī)仍沿用我們自己設(shè)計(jì)的蒸發(fā)器，因?yàn)槠湫矢?、體積小、價(jià)格便宜。但如讓其承擔(dān)平衡25KW的熱負(fù)荷，有些工藝尚在研究當(dāng)中，所以25KW機(jī)型用的就是板式蒸發(fā)器，這也是我們今后要解決的問(wèn)題。
三、和國(guó)外樣機(jī)的比較
因?yàn)槲覀兩a(chǎn)的屬非標(biāo)冷水機(jī)，國(guó)外機(jī)型見的也很少，偶然的機(jī)會(huì)只見過(guò)兩臺(tái)，先見的那臺(tái)冷水機(jī)與我們的冷水機(jī)相比，因?yàn)槠渌眯矢撸哉麢C(jī)電耗比我們低；且系早期進(jìn)口，還采用沉浸盤管式蒸發(fā)器。與我們自制的蒸發(fā)器相比，耗費(fèi)材料較多。后見的那臺(tái)冷水機(jī)可能是借用某種空調(diào)室外機(jī)外殼，顯得其模具化程度高，水箱和水泵是由用戶自配，所以外型尺寸俏皮。在制冷設(shè)計(jì)上，經(jīng)樣本查對(duì)，壓縮機(jī)和板式蒸發(fā)器容量的選擇和我們是相同的。
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