冷饮生产用制冷设备,大多采用的是水冷式冷凝器,对冷却水的温度规定不大于22℃,为何如此规定及怎样使冷却水适应制冷系统的要求,作者从制冷原理的角度,结合工作实际浅析之。

    我国幅员辽阔,南北温差较大。同一地区在不同的季节温差也较大。就拿江苏沿江一带来说,冬季平均气温为-1℃,夏季则在28℃以上,高气温可达39℃。如按恶劣的条件设计,制冷系统容量要加大一倍,制造成本也要增大一倍。设备制造厂一般选定一个比较合适的工作条件作为设计基础,大多以冷凝温度30℃作为设计依据。

    作为设备使用者,为保证冷凝温度达到设计要求,在夏季平均气温低于25℃的地区,只要选择合适的冷却塔与冷凝器相匹配,制冷设备就能按设计要求正常生产。因为TK=t水+8℃,当冷凝温度为30℃时,冷却水温度应为22℃.只要冷却塔选择合适,冷却水温度可以接近湿球温度,夏季湿球温差大约为2～3℃,当气温低于25℃,则冷却水温度不大于22℃.对于夏季平均气温高于25℃,甚高达30℃左右,而且高温持续时间较长的地区,为了充分发挥生产设备的效益,须配备冷却水机组,控制冷却水温度在18℃左右。

    地下水温度长年保持在18℃左右,是较为理想的冷却水源,现为不少冷饮生产厂家采用。但地下水矿物质含量高,须经软化处理,以防止冷凝器表面积水垢而使导热性降低、冷凝温度上升。因而,每年必须对冷凝器进行化学清洗。

    南方气温高的地区,夏季生产可采用两种方法:一是避开的高温时间,将生产安排在傍晚到次日上午间;二是采用冷却塔循环和冷却水机组循环的双重并联冷却水系统,当气温低时,用冷却塔循环系统,气温升高时切换成冷却水机组循环系统。

    1　冷却水温对制冷量的影响

    制冷原理告诉我们,蒸发压力PO(对应蒸发温度TO)是根据被冻结物的温度及工艺要求而选定的,冷凝压力PK取决于冷凝温度TK,而冷凝温度TO又取决于冷却条件、冷却介质的温度。根据工艺要求,蒸发温度TO不变,若冷却水温度升高,使冷凝压力PK上升。冷凝压力PK升高会产生何种后果,可从两个方面进行分析:

    先从变工况特性分析蒸发温度TO不变而冷凝温度TK变化时制冷机能的变化。

    由图1可以看出,当TK升高到TK 时,循环由1-2-3-4-5-6-1变化到1 -2 -3 -4 -5 -6 -1.单位冷量由qo减少到qo ,单位压循功由wo增加到wo ,吸入状态不变,故V1不变。若忽略压缩机输气系数 的变化,则制冷剂的质量流量m= Vn/V1不变,而理论功率由Nth=mwo增大到N th=mwo ,制冷系数将从 减小到 .

    其次再从压缩机的压缩比Pk/Po升高的角度来分析。

    当压缩比过大时会有下列缺点:

    1)使活塞回行时汽缸余隙中的蒸气膨胀体积过大,造成压缩机输气系数下降,使压缩机的排气量减少,制冷量下降。这是因为

    QO=Vn g(1)式中QO为压缩机的制冷量;

    Vn为压缩机的理论输气量;gv为单位容积输送量; 为输气系数。 =0.940-0.085[(PK/PO)1/n-1](2)其中n为制冷剂的压缩指数,它根据制冷剂的种类不同而不同。如R22,n=1.18;R502,n=1.2等。从式(2)分析,由于PK/PO升高, 值将降低;再从式(1)分析,QO也降低。当PK/PO=20时, 接近于零,压缩机吸不进气体。

    2)使排气温度升高,润滑油粘度降低,润滑条件恶化,甚产生积碳,运动部件磨损,造成气缸、阀片等损坏。

    3)液体制冷剂节流时损失增加,引起无效蒸汽增多,单位制冷量qo和单位容积制冷量qv下降。

    所以,机电部颁发的压缩比标准(JB955-67)规定:PK/PO≤10.

    综上所述,在蒸发温度不变的情况下,为了使设备能够产生较大的制冷量,必须降低冷凝温度。