我们将清晰地解释冷水机工作原理!我们还将介绍其基本原理以及应用它们的优势。

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“必须向新引进的设备供应冷却水”
“希望稳定产品质量”
“工厂的机器因热而停止运转”

像这样的工业设备冷却问题是制造现场中常见的难题。解决这些问题的设备是“冷水机”(冷却水循环系统)。

冷水机大致可分为两类:“用于设备”和“用于空调(建筑物和构筑物)”。
本文重点介绍“商用冷水机”,即使是初学者也能清晰易懂地了解其基本机制、结构、冷却方法和选择标准。

如果您正考虑在公司安装冷水机,请以此为参考。

目录

1. 什么是冷水机(冷却水循环装置)?

冷水机是一种用于冷却制造现场设备和工艺过程中产生的热量,从而维持稳定运行的设备。本节将介绍冷水机的作用及其应用领域。

冷水机的基本作用

许多工业机械和制造工艺在运行过程中都会产生热量。如果不能对产生的热量进行充分冷却,就会导致机器内部温度升高,从而引起故障、性能,甚至发生故障。此外,加工中产品和材料的温度变化可能会对质量产生负面影响。

冷水机是一种通过循环保持受控温度的液体(例如水、防冻液或纯水)来有效去除热量的设备。

适当的冷却有助于确保设备的稳定运行、保持产品质量并提高生产效率。

冷水机在哪些工业领域发挥着积极作用?具体应用领域有哪些?

冷水机因其精确的温度控制能力而被广泛应用于各个工业领域。主要工业领域及其具体应用总结如下表所示。

工业领域主要用途 (设备)具体的冷却和温度管理对象)
制造业 • 机床(切削、研磨等)
・成型机
激光加工机
搅拌机和研磨机
·主轴、工具、工件的冷却、冷却液、油压单元的温度管理
・模具的冷却、油压液压油的冷却
・激光振荡器、光学系统的冷却
・装置主体的冷却
食品饮料 食品加工和包装机械
• 食品和液体的温度控制
- 加热搅拌机的冷却,以及包装机中封口条的冷却。
- 精酿啤酒熟化和发酵罐的温度控制
加工过程中的温度控制
半导体电子 半导体制造设备 ·晶片卡盘的温度控制
・加工气体、药液的温度调整
・真空泵的冷却
医疗、医药 ·医疗影像诊断装置 (MRI・CT等)
・医药品制造装置 (反应槽・混合槽)
·装置内部发热部位(磁铁、控制电路等)的冷却)
・API・试剂的反应温度管理、结晶化工序的冷却 (品质的再现性维持)
化学 分析仪器、研究设备 ・保持分析设备的稳定运行和性能
- 实验过程中的温度控制和可重复性

通过这种方式,它被用于各种工业领域的工厂和生产线中的各种应用。

汽车行业冷水机应用指南
点击此处查看交通运输行业冷水机组应用指南

2.冷水机的原理和结构

冷水机是一种为设备提供冷却水、去除设备热量并进一步冷却设备的装置。工业用冷水机通常将冷冻循环、水箱和水泵集成在一个结构中。

我将通过三点解释其原理和结构。

  • -什么是冷冻循环(冷却回路)?
  • 空冷式和水冷
  • -有油箱和没有油箱

冷水机的冷却原理是基于冷冻循环,通过循环冷媒来冷却。

冷水机的冷冻循环(冷却回路)是什么?

冷水机的核心是“冷冻循环”。冷冻循环是指冷媒……的过程。

  • -蒸发器吸热,
  • -由压缩机压缩成高温高压气体,
  • -冷凝器向外散热液化,
  • -通过膨胀阀返回低压,

中选择新的扶手类型,来修改默认的扶手。

冷水机冷冻循环(冷却回路)

通过不断重复这个循环,冷媒持续地发挥着“吸收热量并释放热量”的作用。这就是冷水机能够冷却物体的原理。

冷水机如何制冷

冷水机通过向被冷却物体供应循环水来保持物体温度恒定。
该系统的工作原理是将“冷水回路”和“冷冻循环(冷媒回路)则将吸收的热量排出到外部。这两个回路协同工作,确保设备稳定冷却。该过程可分解为以下几个步骤:

1. 吸热(冷冻水循环)
循环水吸收被冷却设备(如激光加工机和注塑机)产生的热量,导致水温升高。

2. 热交换器(蒸发器)
加热后的循环水被送入蒸发器,在那里与冷媒进行热交换。冷媒从水中吸收热量并蒸发,使循环水恢复到低温状态。

3.冷媒循环和散热(冷冻循环)
蒸发的冷媒气体经压缩机转化为高温高压状态,并送至冷凝器。冷凝器利用外部空气(空冷式)或冷却水(水冷式)向外部释放热量,冷媒液化。液化的冷媒经膨胀阀减压后返回蒸发器,准备再次吸收热量。这种循环过程称为“冷冻循环”,是一个持续向外部输送热量的系统。

4. 补充冷水
冷却后的循环水随后被送回设备中,以持续带走热量。

因此,冷水机具有双重结构,其中“冷冻水将热量从设备中带走,冷媒将这些热量带往外部”。正是由于这种冷冻循环,冷冻水得以反复冷却,从而确保设备的稳定运行。

空冷式和水冷

空冷式冷水机

空冷式冷水机

水冷式冷水机

水冷式冷水机

来源:冷水机机组(空调、冷却水循环装置)

根据冷媒吸收的热量如何散发到外部,冷水机冷却方式可分为“空冷式”和“水冷式”。虽然两者的基本结构相同,但散热方式不同,导致安装要求和维护性也存在差异。

空冷式冷水机

结构
风扇将室外空气吹入冷凝器,使冷媒与空气直接进行热交换,其原理与空调室外机相同。

特征

  • -无需冷却水管道,便于安装和搬迁。
  • -安装工程等的引进成本低于水冷式。
  • -通过改变布局等方便搬迁和移动。

水冷式冷水机

结构
冷凝器在冷媒和冷却水之间进行热交换,将冷媒的热量传递给冷却水并将其散发到外部。

特征

  • - 室内不产生热量,因此不会对室外环境造成影响。
  • -由于不需要风扇,因此运行噪音小,静音性好。
  • 与空冷式相比,冷却效率极佳
  • -需要管道或泵来提供冷却水。增加了初期施工和维护的麻烦。

空冷式系统与水冷系统的比较表

 空冷式冷水机水冷式冷水机
工作原理 风扇将空气吹入冷凝器,使冷媒与外部空气进行热交换并释放热量。 冷凝器在冷媒和冷却水之间进行热交换,热量通过冷却水释放出来。
冷却性能 它会受到外界温度的影响。在环境温度较高的情况下,能力会下降。 它的冷却效率比空冷式更高,但冷却水的温度和供应量会影响其制冷能力。
安装和部署 不需要冷却水管道。易于安装和搬迁。由于不需要冷却水侧的配管施工,因此引进成本低。 需要冷却水配管和泵。施工和维护管理需要时间和成本。

有油箱和无油箱

冷水机有两种类型:“内置水箱的冷水机”,其主机内部有一个水箱用于储存冷却水;以及“无水箱的冷水机”,其内部没有水箱。

比较项目水箱内置冷水机无水箱冷水机
结构 冷却是通过循环冷却水来实现的,冷却水来自冷水机机组内置的水箱,并输送到设备。 与外部水箱 (水箱) 或泵连接使用
好处 - 只需通过管道冷水机机组连接到需要冷却的区域即可使用。
- 可安装在狭小空间内
·可直接连接开放式水槽
・水槽的大小、水泵的输出功率等设计自由度高
缺点 -冷水机水箱的尺寸不能改变。
- 它不能直接连接到开放式水族箱。
- 您需要另行准备水箱、水泵、管道等。
除了冷水机机组本身,还需要空间来安装水箱和管道。

水箱式冷水机安装简便,购买后即可立即投入使用,是密封冷却回路冷却设备的理想选择。

另一方面,不带水箱的冷水机的特点是可以灵活调节冷却水量和流量。根据管道设计,冷却水还可分配到多个设备。

Apiste公司提供带储水箱和不带储冷水机冷水机。如果您需要安装新的冷水机或改进现有设备的冷却系统,请随时与我们联系。

3. 选择和安装冷水机时需要注意的事项

选择和安装合适的冷水机时,需要考虑几个重要因素。提前检查这些因素有助于预防安装后出现问题,并确保高效运行。

检查制冷能力是否足以满足冷却目标。

选择冷水机时,最重要的是确保冷水机制冷能力足以满足被冷却物体的需求。制冷能力不足会导致冷却效果不佳,进而可能造成设备故障或生产效率下降。

具体来说,让我们提前详细掌握以下要素。

  • -冷却物体的精确散热量 (精确计算物体产生的热量)
  • - 所需冷却温度(确定冷水机的所需运行温度)
  • -要循环的液体的流速 (确定向冷却对象供应的液体量)

根据这些信息,您需要确认冷水机的制冷能力(以千瓦或千卡/小时等单位表示)是否合适。所需的制冷能力可以通过两种方式确定:

  • -根据被冷却对象物的冷却时间和温度求出
  • -根据循环水的流量和负载(设备)侧的温差计算得出

※计算方法的说明在下一页。
https://www.apiste.co.jp/pcu/guide/
https://www.apiste.co.jp/contents/pcu/chiller_guide/bacic/ability/

在Apiste,我们专业的销售技术团队将为您提供支持,即使是复杂的能力计算也能迎刃而解。如有任何疑问,请随时联系我们。

检查安装空间和环境条件

根据冷水机的冷却方式不同,所需的安装空间和对周围环境影响也会有很大差异。

空冷式冷水机

虽然它可以安装在相对较小的空间内,但排气产生的热量和噪音会导致室内温度升高,这一点令人担忧。尤其是在室内安装时,务必确保能力良好,并考虑对工作环境影响。

水冷式冷水机

冷却效率高,但需要冷却塔和冷却水管的大空间。在设计整个系统时,还要考虑这些设备附件的位置。

必须仔细评估安装地点的环境条件(室内/室外、环境温度、通风能力、噪音规等),并选择最佳散热方法。 基于此,最终决定是引入空冷式冷水机还是水冷冷水机。

确定泵的能力

除了冷水机的制冷能力外,循环泵的能力也至关重要。为了有效地将冷却水输送到被冷却物体,需要根据管道配置选择合适的泵能力。

具体来说,水泵所需的“扬程”取决于管道长度、管道直径和接头(管道连接部件)等因素。扬程表示水泵能够推动水的高度和阻力。水泵的最佳能力取决于该扬程。
确定泵的能力可能需要专门的计算,因此请参考下面的链接以获取详细的计算公式。

点击此处查看计算泵能力公式

4. 选择适合您用途的冷水机。

如上所述,冷水机根据其应用、结构和冷却方式的不同,可分为多种类型。为了选择最佳的冷水机,必须综合考虑各种因素,例如被冷却物体的特性、安装环境、预算和长期运行成本。

在Apiste,我们会根据您所需的条件和详细规格,为您推荐最佳的冷水机。如果您正在考虑引进冷水机请随时联系我们。我们很乐意帮助您找到最适合您需求的机组。

本文节选自并重新编辑了我们的出版物《冷水机手册2》。有关更详细的信息和相关主题,请参阅《冷水机手册2》。
本文档包含管道系统图的关键点和解释,以及冷却改进方法的示例。

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