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冷凍水系統中溫差和水箱容積計算
工業冷卻系統中，經常設置冷凍水箱，這是工業冷卻系統區別于普通空調系統一個zui
顯著的特征，其目的有三：排氣、恒溫、快速補水。這說明了冷凍水箱在系統中是非常重
要的設備，如果設計不合理，將導致水溫波動超過規定范圍，影響生產。下面從系統、控
制、結構等方面，來說明冷凍水箱的設計要求。
冷凍水箱設計的主要任務是確定冷凍水箱的容積。
常見的工業冷卻系統流程如下：
在實際的使用過程中，由于客戶負荷變化非常大，從0％～100％都有可能出現，
且出現的幾率幾乎沒有規律可循，這就給冷凍水箱的設計提出了更高的要求。為解決這個
問題，我們從zui不利的情況來分析設計冷凍水箱，只要在zui不利情況下能滿足要求，則整
個系統即可以滿足要求。實際使用過程中zui不利的工況：冷水機組從卸載到待機狀態開始
，負荷到達zui大值100％。
為計算設計冷凍水箱容積V（M3），還需要如下參數：
1、制冷量Q，單位：KW；
2、冷水機組防頻繁啟動間隔時間t1，單位：MIN；
3、冷水機組從啟動到滿載100%加載時間t2，單位：MIN；
4、冷凍水要求zui低溫度T3，單位：℃；
5、冷凍水要求zui高溫度T4，單位：℃；
6、水的密度：1000KG/M3；
7、水的比熱：4.187KJ/KG.℃
8、安全系數N；
9、水箱內的水溫為平均水溫；
冷凍水箱容積計算公式：V*1000*（T4-T3）*4.187 =Q*( t1+ t2)*60*N
本公式的含意：冷凍水箱內蓄冷量，zui少應滿足冷水機組從卸載到待機狀態開始到加載到
滿載100%這段時間內，冷凍水箱內的水溫zui高不能超過冷凍水要求的zui高水溫T4。
變換公式，即可計算出冷凍水箱容積：
V= Q*( t1+ t2)*60*N /(1000*（T4-T3）*4.187)
從上述公式可知：
冷水機組防頻繁啟動間隔時間t1、冷水機組從啟動到滿載100%加載時間t2、冷凍水要求zui
低溫度T3和zui高溫度T4，都對冷凍水箱容積有影響。
為方便大家確定冷凍水箱容積，根據公司設計規范確定的冷水機組防頻繁啟動間隔時間t1
、冷水機組從啟動到滿載100%加載時間t2、冷凍水要求zui低溫度T3和zui高溫度T4、冷凍水
溫度控制精度整理出如下表格，供大家參考使用：
螺桿機系列冷水機組需要配置冷凍水箱容積，請大家參照計算。
以上計算結果是按照zui不利情況下計算出來的結果，實際使用時，負荷zui大值肯
定小于冷水機組制冷量，且實際負荷不一定是zui大值，故冷凍水箱的容積可以適當減小。
根據上述說明，本人認為，冷凍水箱的設計要求：
1、需要客戶提供負荷變化規律（負荷隨時間變化曲線圖）；
2、需要客戶提供水溫控制精度，不要過分要求控制精度；
3、多臺冷水機組系統的冷凍水箱容積，按照zui大一臺機組制冷量來選配冷凍水箱即可。
因為多臺冷水機組系統，不會出現多臺同時停機、同時啟動狀況。
4、如果客戶對不穩定工況的溫度要求不是特別關注，選用冷凍水箱容積可以在上述計算
結果下適當減小。
以上分析和計算，是根據本人對冷凍水系統的理解整理出來的，請大家批評指正。