冷水机
如何选择冷水机
选择冷却器的重要性
为了使冷却器稳定运行，选择符合设备使用条件和设备使用情况的冷却器非常重要。还需注意冷却器设置场所、配管距离形状等。
选择冷水机组时，重要的是将使用条件和环境与冷水机组的功能、性能和规格相匹配。
如果忽视这个匹配过程，运行后可能无法达到预期的性能，或者被冷却的设备或冷却器本身可能会出现问题。
除了工件（冷却对象）的设定温度和热量等问题外，选择冷水机的型号并不像选择其他设备那么简单，例如，扬程会根据连接工件和冷水机的管道的直径、长度和形状而变化。
因此，在本卷中，我们将清楚地解释如何选择最适合您设施的冷水机组。
冷水机选型的4个验证和确定过程
如上所述，选择适合冷却目标设备和工作的产品对于冷却器非常重要。为了选择最佳冷却器，有一个在检查使用条件时做出决定的过程。让我们通过保持接下来介绍的四个确认和决策过程来选择适合设施的冷却器。
冷却器和工件 (冷却对象) 的结构图
冷水机组选型程序1：确定循环水温度
循环水温度是根据工件（冷水机要冷却的设备或工作）的最佳温度来确定的。
①确定工件冷却的最佳温度。
②确定循环水温度。
冷却器选择程序-2:确定安装地点 【室外⇔室内】 ·冷却方法 【风冷⇔水冷】
③ 确定安装位置是室外还是室内，以及冷却方式是风冷还是水冷。
○室外安装 (仅PCU-SL系列)
- 避免室内排热 (空气冷却)
- 避免室内气流 (空气冷却)
- 室内空间不足时
○室内安装
- 如果您想在设备附近操作冷却器
- 如果要缩短管道(减少压力损失，降低管道成本)
- 如果您想减少安装工时
●水冷[循环水]
- 如果可以提供冷却水(自来水、井水、冷却塔等)
- 当排气和热量成为问题时（当需要精确的空调设置、工人环境恶化等时）
●风冷式 [循环水与外部空气进行热交换来冷却]
- 安排冷却水(自来水、井水、冷却塔等)有困难时
- 允许空冷排气、排热时
风冷冷却器和水冷冷却器的特点和内部结构图
冷水机组选择程序3：确定制冷能力
④根据工件的温度变化、循环水的流量、温差等计算出所需的冷却能力。
如何确定冷水机组的制冷能力，请参考热量计算方法。
冷水机组选择程序4：检查所需扬程（检查泵能力）
所需扬程（泵抽取循环水的能力）将根据以下管道条件而变化。
5）根据管道长度、6）管道直径、7）接头（弯头数量）确定所需的“扬程”，并确认所选冷水机组的泵能力满足此要求。
有关如何计算所需扬程的详细信息，请参阅扬程计算方法。
热量计算方法
选择冷水机组能力时，
（1）热负荷热量< （2）冷水机组制冷能力
热负荷热量与冷水机组制冷能力可按下式计算（内附计算例及参考资料）。
(1)热量计算方法
PCU series热量计算方法
热量计算公式
Q[kW] =- Q:负载容量 [kW]
- ① Vs:对象体积 [m3]
- ② Cs:物体的比热 [kJ/kg·°C]
- ③ γs:对象物的密度 [kg/m3]
- ④ ΔT:对象温度差 [°C]
- ⑤ t—物体冷却时间 [sec]
计算示例 (1)
油箱内的800 L工作油在1小时内温度上升到30°C→60°C时
根据下物性表，(2) 1.95、(3) 870另外，(4) 60 -30=30
进行单位换算，(1) 800 L=0.8m3、(5) 1h=3600sec
将上述值代入公式，
（0.8 x 1.95 x 870 x 30 / 3600）x 1.2（安全系数）= 13.6 kW
计算示例 (2)
流入设备的冷却水IN:26°C、OUT:29°C、流量45L/min时
根据下物性表，(2) 4.18、(3) 998 (4) 29 -26=3
将流量分解为分子和分母，并根据下方单位换算表换算成单位，则为36升/分钟=36升/1分钟=0.036立方米/60秒。因此，①0.036，⑤60
将上述值代入公式，
（0.045 x 4.18 x 998 x 3 / 60）x 1.2（安全系数）= 11.3kW
※循环溶液为水时，以物性值等为系数，仅通过温差 [ΔT] 和流量 [A]
可通过下式求出。
Q[kW] = 0.07 × A[L/min] × ΔT[°C]
计算示例 (3)
热处理后，3重量钢工件需要在3分钟内从250°C冷却到40°C。
根据下物性表，(2) 0.46另外，(4) 250 -40=210
进行单位换算，(5) 3min=180sec
对于①和③，单位可以换算为体积[m3] x 密度[kg/m3] =重量[kg]，因此① x ③ = 3，
将上述值代入公式，
（3 x 0.46 x 210 / 180）x 1.2（安全系数）= 1.93 kW
单位换算表
| ① 体积Vs | 50 L | = 0.05 m3 |
|---|---|---|
| 100 L | = 0.1 m3 | |
| 1000 L | = 1 m3 | |
| ② 比热Cs | 1 cal/g・°C | = 4.18 kJ/kg・°C |
| 1 kcal/kg・°C | = 4.18 kJ/kg・°C | |
| 1000 J/kg・°C | = 1 kJ/kg・°C | |
| ③ 密度γs | 1 g/cm3 | = 1000 kg/m3 |
| ⑤ 时间t | 1 min | = 60 sec |
| 1 H | = 3600 sec |
物性表
- 数值均为20°C时。
- 表中的值仅供参考。对于使用这个表的计算结果，敝公司概不负责。
| 物质名称 | ② 比热 (kJ/kg·K) | ③ 密度 (kg/m3) | |
|---|---|---|---|
| 液体 体 |
水 | 4.18 | 998 |
| 水溶性切削油 (90%水) | 3.90～4.05 | 940～960 | |
| 润滑油 | 1.80～1.95 | 850～870 | |
| 轴油 | |||
| 液压油 | |||
| 金 属 |
铁 (钢材) | 0.46 | 7870 |
| 铝 | 0.91 | 2700 | |
| 铜 | 0.39 | 8900 | |
| 黄铜 | 0.38 | 8500 | |
| 锌 | 0.39 | 7150 | |
| 非 金 属 |
陶瓷 | 0.80 | 3600～3950 |
| 玻璃 | 0.80～0.84 | 2600～2700 | |
| 烘焙灯 | 1.59 | 1270 | |
| 树 脂 |
ABS (丁二烯苯乙烯等) | 1.35～1.65 | 1000～1150 |
| EP (环氧树脂) | 1.10 | 1850 | |
| PC (聚碳酸酯) | 1.25 | 1200 | |
| PE (聚乙烯) | 2.30 | 910～960 | |
| PET | 1.25 | 1450～1670 | |
| PMMA (丙烯酸) | 1.48 | 1200 | |
| PP (聚丙烯) | 1.95 | 900 | |
| PS (聚苯乙烯) | 1.35 | 1030～1070 | |
| 聚氯乙烯 (PVC) | 0.85～2.1 | 1160～1450 |
（2）如何检查冷水机组能力
确认循环水温度（冷水机设定温度）、环境温度（风冷式）、冷却水温度（水冷式），并根据目标机种的特性图进行计算。
例：计算循环水温度为25℃，环境温度为20℃时，PCU-3300R的制冷能力。
由上图计算得出制冷能力为3600W（以频率60Hz选定）。
扬程计算方法
循环冷却水所需的泵功率可以用“扬程”来表示。
扬程会根据连接冷水机组和负载（设备）的管道状况而变化，但根据泵能力>管道计算出的必要扬程是一个条件。以下将介绍如何根据管道状况等计算扬程。
步骤1:确定管道长度。
从冷却器到装置的配管长度:
3+5+4=12m×2 (往返) =24m ... (1)
步骤2:将管件阻力转换为直管长度，并将其添加到管道长度。
从表中求出接头的直管相当长度。
见表...螺丝型90°短弯头25A→1.6m
1.6×4 (处) =6.4m ... (2)
(1) + (2) =24m+6.4m=30.4m ... (3)
| 名称 | 接头形状 | 管径 (上段B) (下段mm) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1¼ | 1½ | 2 | 2½ | ||
| 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | ||
| 90° 短弯头 |
螺钉 | 1.6 | 2.0 | 2.3 | 2.6 | 2.9 |
| 法兰 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.9 | 1.1 | |
| 90°长弯头 | 螺钉 | 0.8 | 1.0 | 1.0 | 1.1 | 1.1 |
| 法兰 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 | |
电阻随接头形状而变化，因此请参照上表确认转换为直管长时的值。
步骤3:根据流量和管道直径计算“水头损失※Hf (m) ”，将其乘以“步骤2”管道总长度。
流量30L/min、配管直径25A时，根据右边的图表Hf=0.04Hf (m) ... (4)
(3) × (4) =30.4×0.04=1.2 (m) ... (5)
※损失水头:将菅的摩擦产生的压力按配管的不同直径、每流量用配管1m的长度表示。
※威廉·哈森官方
Hf=5.4775×10-3·C-1.85·D-4.87·Q1.85·L·α
（D：管道内径，Q：流量，L：管道长度，α：安全系数）
步骤4:加上从冷却器到设备的上升高度，计算扬程。
从冷却器到设备的高度:5m时... (6) (5) + (6) =1.2 (m) +5 (m) =6.2 (m)
要求扬程6.2m ... (7)
选择满足步骤5:4中计算的扬程的泵。
图中所示的冷水机组的能力为35m（60Hz时），流量为30L/min。
因此，该冷水机组的扬程能力满足所需的扬程（6.2米）。
35m > 6.2m
例1）循环水流量为30m3/min时，PCU-3310R的扬程为（所需流量大于额定流量时）。
※根据上面的图表，扬程为35m。
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