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冷熱飲水機制冷系統的設計與調試

發布時間:2014-6-23 13:27:24 瀏覽次數:

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    冷熱飲水機制冷系統的設計與調試 冷熱節能飲水機適用于各種中大型公共場所

 

  眼看春天就要過去,夏天也將亦步亦趨的來臨。天氣也在漸漸的回暖,即便現在還不是夏天,可是在南方的城市也總能看到愛美的美媚們的冰涼裝備。也總能看到球場上飛馳的身影,還在臨場休息的隊員手拿著的冰水。

  人們的生活水平在不斷的提高,對生活質量也越來越高,因而帶制冷裝置的冷熱飲水機也越來越受到消費者的追捧。現下這種類型的飲水機采用的制冷方式有兩種:、臺式飲水機 b、立式飲水機。而臺式飲水機由于受體積的限制都是采用半導體制冷的方式,立式飲水機就普遍都是采用壓縮機形式的制冷的方法,如果要把兩種方式進行比較的話,立式飲水機在制冷效率和可靠性上普遍都要比臺式飲水機高。對于采用壓縮機式的制冷飲水機會產生一個制冷系統的合理匹配問題,如何才能能保證冷卻速度又可以降低能耗和成本,很早以前就已經成為飲水機生產商要解決的重要問題。就目前的情況來看的話,我們會發現很多飲水機生產商盲目的參照冰箱、冷柜的制冷工藝去設計,因而在技術上造成比較嚴重的不合理現象。現在我們將英尼康科技在冷飲水機制冷系統的設計和調試,售后維護方面的經驗介紹給大家,并提出一些分析意見,僅供參考。

   一、溫度蒸發和壓縮機的選取

  在制冷的節能飲水機中,因為蒸發器傳熱面積的大小公受冷水膽有效容積的限制,所以不易改變,因此,合理的選擇蒸發溫度對取得壓縮機的最佳工況、最大制冷量和最低電耗是最為重要的。大家都知道電冰箱冷凍室的儲藏溫度按國標規定必須低于-18℃,因此冰箱和冷柜的蒸發溫度通常設計在-30℃以下。而冷飲水機以水為冷卻對象,如果將冷飲水機水溫控制在10℃~2℃,平均6℃,取10℃的傳熱溫差,則蒸發溫度為-4℃。目前市場上銷售的立式冷熱飲水機的冷水膽容積一般只有1.1升左右。按上海地方標準討論稿要求,如將水溫從32℃降至6℃,而時間控制在30分鐘之內,所需要的冷量為  Q′=2LCPΔt×1.163=2×1.1×1×(32-6)×1.163=66.5W如果考慮10%的漏熱損失,則式中:Q=Q′×110%=66.5×1.1=73.15W,Q′-不考慮漏熱損失的熱負荷,單位W;Q-考慮漏熱損失的總熱負荷,單位W;CP-水的比熱,單位kcal/Kg℃;Δt-水的溫差,單位℃;L-冷水膽的容積,單位升。

      二、工況條件

   冷凝溫度54.4℃;吸氣溫度32.2℃;過冷溫度32.2℃;環境溫度32.2℃

大多數飲水機廠根據這個熱負荷,選用小型冰箱冷柜上最常用的1/8HP型壓縮機,查QD45壓縮機的特性曲線(見圖1)。在-30℃蒸發溫度下,壓縮機制冷量是能滿足要求,但在這個工況下,系統內的制冷劑質量流量很小,相應的產冷量很小,制冷系數也很低。對冷飲水機而言,用這個工況來達到冷卻速度要求,顯然是大馬拉小車,匹配極不合理,經濟效果也很差。如果我們將蒸發溫度從-30℃提高到-4℃,從特性曲線上看,制冷量可提高近一倍多,因此選用更小規格的壓縮機就能滿足制冷量的要求,匹配更趨合理,使技術指標和經濟效果都得到明顯的提高。所以在壓縮機的選型上需注意,應選擇那些適合中溫工況的中低背壓型小型壓縮機。首先要看其使用說明書中的蒸發溫度的適應范圍,如日本松下“Q”及“D”系列壓縮機,它的蒸發溫度使用范圍為-5℃~-30℃,建川-丹佛斯PW3.5~7.1系列全封閉壓縮機的蒸發溫度使用范圍為+5℃~-40℃,這類壓縮機對負荷變化適應性強,不但適應電冰箱、冷柜等低溫工況下的使用,而且適應冷飲水機這樣的中溫工況的使用,是冷飲水機制冷壓縮機的理想選擇。

   目前,國內大多冷飲水機使用1/8HP全封閉國產壓縮機,這主要是因為此類壓縮機生產廠很多,質量相對比較穩定,而氣缸容積小于4.5立方厘米的壓縮機生產廠很少,并且價格并不低廉。但在選擇1/8HP壓縮機時要注意,此類壓縮機原先主要是為冰箱和冷柜配套的低背壓式壓縮機,它的蒸發溫度范圍在-35℃~-15℃之間,在低溫工況下,這類壓縮機中的工質流量比較小,所配置的電機容量也較小,如果將蒸發溫度提得過高,會造成系統內制冷劑的質量流量大幅增加,壓縮機所需的軸功率加大,使電動機承受很大的負荷扭矩,若該壓縮機所配置的電機容量不夠的話,就會產生電機溫升過高等不利因素,直接影響壓縮機的使用壽命。其實,無論低溫工況還是中溫工況都是為了比較壓縮機的特性而定的,并不限定壓縮機只能在這樣的工況下工作。尤其是全封閉壓縮機的內置電機是用吸入蒸氣來冷卻的,在高蒸發溫度下工作,由于質量流量大,內置電機因獲得強烈的冷卻而具有較大的過載能力,況且專為桶裝凈化水配套的冷卻水制冷系統的內容積比較小,因此制冷劑的充灌量也比較小。所以在制冷飲水機制冷系統中選用那些電機容量比較大的低背壓型壓縮機,適當提高蒸發溫度,應該是可行的。為了保險起見,在實際研制過程中,應對壓縮機進行專門對比試驗,在不改變冷飲水機制冷系統其它部件的情況下,對不同生產廠的壓縮機進行試驗,以采用那些在高蒸發溫度下制冷性能好,溫升低的壓縮機。

   2 毛細管長度和充灌量的確定及整機調試

選擇最佳的毛細管流量和制冷劑充灌量是非常重要的,它是和系統匹配設計聯系在一起的。當冷凝器和蒸發器結構確定后,毛細管的長度和內徑及充灌量直接決定了蒸發壓力、冷凝壓力的高低,以及整機電耗的大小。但這兩個參數沒有精確的計算公式,往往靠經驗和反復試驗來確定。在實際調試中,可在主要部位布置熱電偶,壓縮機的高低端接壓力表,以確定各點狀態參數,整機接功率表以監視輸入功率的變化。取不同長度的毛細管作試驗,觀察蒸發壓力和冷凝壓力的變化趨勢。經過反復的試驗可以發現隨毛細管長度的減短,蒸發壓力逐漸提高,同時適當增大充灌量,使制冷劑的蒸發器內的蒸發量最大,但要注意充灌量不能過高,以避免冷凝壓力過高、壓縮機吸氣含濕量過高、輸入功率增加等不利因素。通過各點參數和試驗數據,借助壓焓圖,基本上可得到冰熱飲水機的最佳循環工況、最佳毛細管長度及充灌量。如筆者用冷水膽容積為1.1升的冷飲水機進行實驗,在冷凝器和蒸發器結構不變的情況下,將原來的QD45壓縮機改為QD35壓縮機,毛細管長度由原來的1.7m縮短到0.9m,毛細管內徑約為0.8mm,加液量約80g。這時,冷飲水機的冷卻速度指標完全能達到要求,整機成本和能耗指標卻比原來降低。

   3 溫控器的安裝位置和動作點的選擇

系統調試完畢后,溫控器的安裝也很重要。如果溫控器的感溫參數和安裝位置不正確,極易造成冷水膽內飲用水結冰和壓縮機制冷量得不到合理利用現象。冷飲水機溫控器的感溫管主要有兩種安裝方法。

第一種方法是通過護套管直接插入水中,如圖2,“A”位置。第二種方法將感溫管安裝在蒸發盤管中間,如圖2“B”位置。由于安裝位置的不同,溫控器的觸點斷開溫度和開停溫差就大不相同,對于位置“A”感溫管直接感應水的溫度,由于水的比熱比較大,水溫波動小。溫差可取小一點。按上海地方 標準討論稿要求,水溫需控制在2~10℃范圍內,若水溫最低為2℃左右,考慮到護套管和感溫管之間的2℃的溫差,溫控器強冷點斷開溫度可取4℃,溫差取5℃,接通溫度取9℃。對于位置“B”感溫管與蒸發器的接觸部位以及實際運行工況都會直接影響感溫參數,因此對于位置“B”的情況,必須通過多次校驗才能最后確定溫控器的參數。由于目前大多數飲水機的冷水膽的保溫都不采用整體硬質聚氨酯發泡結構,保溫性能差,使壓縮機?;蟾形鹿艽Φ奈露然厴峽?,容易出現壓縮機頻繁開機的現象,同時水中蓄存著大量的冷量,用戶如不經常取水飲用,冷水膽內的水就會結冰,并且越結越厚,不但增加了電耗,也對壓縮機的長期工作不利。因此位置“B”安裝的溫控器,溫差要取得大一些。一般取10~13℃溫差。以延長壓縮機的?;奔?。

   


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