冷飲生產用制冷設備,大多采用的是水冷式冷凝器,對冷卻水的溫度規(guī)定不大于22℃,為何如此規(guī)定及怎樣使冷卻水適應制冷系統(tǒng)的要求,作者從制冷原理的角度,結合工作實際淺析之。

    我國幅員遼闊,南北溫差較大。同一地區(qū)在不同的季節(jié)溫差也較大。就拿江蘇沿江一帶來說,冬季平均氣溫為-1℃,夏季則在28℃以上,高氣溫可達39℃。如按惡劣的條件設計,制冷系統(tǒng)容量要加大一倍,制造成本也要增大一倍。設備制造廠一般選定一個比較合適的工作條件作為設計基礎,大多以冷凝溫度30℃作為設計依據。

    作為設備使用者,為保證冷凝溫度達到設計要求,在夏季平均氣溫低于25℃的地區(qū),只要選擇合適的冷卻塔與冷凝器相匹配,制冷設備就能按設計要求正常生產。因為TK=t水+8℃,當冷凝溫度為30℃時,冷卻水溫度應為22℃.只要冷卻塔選擇合適,冷卻水溫度可以接近濕球溫度,夏季濕球溫差大約為2～3℃,當氣溫低于25℃,則冷卻水溫度不大于22℃.對于夏季平均氣溫高于25℃,甚高達30℃左右,而且高溫持續(xù)時間較長的地區(qū),為了充分發(fā)揮生產設備的效益,須配備冷卻水機組,控制冷卻水溫度在18℃左右。

    地下水溫度長年保持在18℃左右,是較為理想的冷卻水源,現為不少冷飲生產廠家采用。但地下水礦物質含量高,須經軟化處理,以防止冷凝器表面積水垢而使導熱性降低、冷凝溫度上升。因而,每年必須對冷凝器進行化學清洗。

    南方氣溫高的地區(qū),夏季生產可采用兩種方法:一是避開的高溫時間,將生產安排在傍晚到次日上午間;二是采用冷卻塔循環(huán)和冷卻水機組循環(huán)的雙重并聯(lián)冷卻水系統(tǒng),當氣溫低時,用冷卻塔循環(huán)系統(tǒng),氣溫升高時切換成冷卻水機組循環(huán)系統(tǒng)。

    1　冷卻水溫對制冷量的影響

    制冷原理告訴我們,蒸發(fā)壓力PO(對應蒸發(fā)溫度TO)是根據被凍結物的溫度及工藝要求而選定的,冷凝壓力PK取決于冷凝溫度TK,而冷凝溫度TO又取決于冷卻條件、冷卻介質的溫度。根據工藝要求,蒸發(fā)溫度TO不變,若冷卻水溫度升高,使冷凝壓力PK上升。冷凝壓力PK升高會產生何種后果,可從兩個方面進行分析:

    先從變工況特性分析蒸發(fā)溫度TO不變而冷凝溫度TK變化時制冷機能的變化。

    由圖1可以看出,當TK升高到TK 時,循環(huán)由1-2-3-4-5-6-1變化到1 -2 -3 -4 -5 -6 -1.單位冷量由qo減少到qo ,單位壓循功由wo增加到wo ,吸入狀態(tài)不變,故V1不變。若忽略壓縮機輸氣系數 的變化,則制冷劑的質量流量m= Vn/V1不變,而理論功率由Nth=mwo增大到N th=mwo ,制冷系數將從 減小到 .

    其次再從壓縮機的壓縮比Pk/Po升高的角度來分析。

    當壓縮比過大時會有下列缺點:

    1)使活塞回行時汽缸余隙中的蒸氣膨脹體積過大,造成壓縮機輸氣系數下降,使壓縮機的排氣量減少,制冷量下降。這是因為

    QO=Vn g(1)式中QO為壓縮機的制冷量;

    Vn為壓縮機的理論輸氣量;gv為單位容積輸送量; 為輸氣系數。 =0.940-0.085[(PK/PO)1/n-1](2)其中n為制冷劑的壓縮指數,它根據制冷劑的種類不同而不同。如R22,n=1.18;R502,n=1.2等。從式(2)分析,由于PK/PO升高, 值將降低;再從式(1)分析,QO也降低。當PK/PO=20時, 接近于零,壓縮機吸不進氣體。

    2)使排氣溫度升高,潤滑油粘度降低,潤滑條件惡化,甚產生積碳,運動部件磨損,造成氣缸、閥片等損壞。

    3)液體制冷劑節(jié)流時損失增加,引起無效蒸汽增多,單位制冷量qo和單位容積制冷量qv下降。

    所以,機電部頒發(fā)的壓縮比標準(JB955-67)規(guī)定:PK/PO≤10.

    綜上所述,在蒸發(fā)溫度不變的情況下,為了使設備能夠產生較大的制冷量,必須降低冷凝溫度。