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低溫冷凍機選型與不凍液載冷劑濃度配比表

2013-12-09 15:16:38 來源：眾高冷源

低溫冷水機組載冷劑濃度配比表-乙二醇水溶液的熱物理特性

載冷劑
載冷劑是用來將制冷機所產生的冷熱量傳遞給被冷卻或加熱對象的中間物質。常用的載冷劑有空氣、水、鹽水、有機化合物及其水溶液,選用原則首先是換熱器中的載冷劑不凍結。
a).鹽水溶液 氯化鈣水溶液 比熱密度冰點
常用為氯化鈉（Nacl）水溶液，氯化鈣水溶液（CaCL₂）。鹽水溶液對金屬有強烈的腐蝕作用，因而會腐蝕管道和設備。其腐蝕性與鹽的純度和溶液中的含氧量有關�？刹扇〈胧�
①用高純度鹽配制鹽水溶液；
②減少溶液與空氣接觸的機會,采用閉式循環系統或鹽水箱上加蓋；
③加一定量的緩蝕劑，使溶液量弱堿性，其PH值保持在7.5~8.5間。常用為：氫氧化鈉（NaOH）和重鉻酸鈉（Na₂Cr₂O₇），質量配比為NaOH：Na₂Cr₂O₇=27：100。
b).有機化合物載冷劑
常用為乙二醇水溶液和三元溶液（質量百分數40%乙二醇，20%乙醇，40%水，冰點為-64℃），該類載冷劑對設備無任何腐蝕性，但有較低的揮發性，因此建議做成密閉循環系統。

c). 常用載冷劑使用溫度和配比質量濃度表。

使用溫度℃	載冷劑	質量濃度%	起始凝固溫度℃	密度kg/m3	比熱 kJ/kg.K	動力粘度×k Pa.s
0℃	氯化鈣水溶液	12	-7.2	1111	3.465	2.5
0℃	乙二醇水溶液	16	-7	1020	3.89	2.84
-5℃	氯化鈣水溶液	16	-12	1140	3.2	3.14
-5℃	乙二醇水溶液	23.6	-13	1030	3.77	5.10
-10℃	氯化鈣水溶液	20	-17	1180	3.06	4.88
-10℃	乙二醇水溶液	31.2	-17	1040	3.64	6.67
-15℃	氯化鈣水溶液	22	-22	1200	2.95	5.8
-15℃	乙二醇水溶液	40	-22	1070	3.35	11.7
-20℃	氯化鈣水溶液	24.5	-27	1230	2.85	8.1
-20℃	乙二醇水溶液	45	-27.5	1080	3.23	19.0
-25℃	氯化鈣水溶液	26	-32	1240	2.81	12.9
-25℃	乙二醇水溶液	50	-33.8	1088	3.11	30.5
-30℃	氯化鈣水溶液	27.5	-38.6	1260	2.74	13.6
-30℃	乙二醇水溶液	53	-37.9	1100	3.05	50.5
-35℃	氯化鈣水溶液	28.5	-43.5	1270	2.7	24.5
-35℃	乙二醇水溶液	57	-44	1103	2.95	83.5

關于冷水機選用的幾個問題
一、如何選配冷水機
　　事實上，一副模具就是一個換熱器，熱量由融熔的塑料傳入模具，再由模具傳入不斷循環的冷卻介質——冰水中，只有很小一部分進入空氣和注塑機的壓模板。眾所周知，塑料成型的周期，相當大的部分用于冷卻，有時可占到塑料成型周期的80%以上，因此將冷卻時間控制到*小是絕對必要的。例如，一副模具成型周期一般要20秒，如將原來冷卻水塔的水改用冷水機產生的冰水進行冷卻，它可縮短到16秒。盡管*初選擇配備的冷水機造價要高些，但它可使產量提高20%，在長期的生產中，能取得很大的收益。那么，如何來選擇冰水能量呢？從上面我們即可知道，它與成型材料的比熱、熔膠時的溫度，重量以及制品脫模時的溫度有關。一副模具　　所需的冰水能量之計算公式為： Q=W×C×△T×S
　　式中：Q為所需冰水能量 kcal/h;
　　W為塑料原料重量 kg/h;
　　C為塑料原料比熱kcal/kg℃;
　　△T為熔膠溫度與制品脫模時的溫度差℃（見附表）；
　　S為安全系數（一般取1.35-2.0），當單機匹配時，一般選擇小值，而當一臺冷水機與多臺模具相配時取大值，如選擇風冷式冷水機時，S也應適當選擇大一點。
　　例如：一副模具生產PP制品，每小時生產量約50kg,問冷卻需要量為多少？應配備多大的冷水機為合適？
Q=50×0.48×200×1.35=6480（kcal/h）;
　　每小時需6480kcal/h冷卻量，可選用PR冷水機過程中，很難取得比較完整的數據。根據我們以往多年規劃，配套銷售的經驗，△T=200℃，它是眾多常用制品經過多年統計后的一個平均值。
　　如果模具上附有熱膠道，還應將熱膠道的能量加入冷量的計算，一般熱膠道是以KW為單位，計算時應將單位轉換成kcal/h,1KW=860kcal/h。如果供給工廠的水量充足，溫度較低，成本也較低，此時就不需要使用冷水機，這一般是不太現實的，除非工廠能在水溫較低的大湖邊；另一種是利用城市深井供水來滿足溫度和流量的需要，但往往成本太高。對實驗裝置可以使用這種方法，但對于工廠，這樣做是不切實際的。
二、冰水溫差
　　模具冷卻流體（冰水）的溫度一般受制于加工材料和制品形狀而發生較大變化，如聚乙烯薄壁燒杯，模具要求冰水溫度在0℃以下；而其它絕大多數情況下，模具所要求的冰水的溫度都在5℃以上，微電腦全功能冷水機能提供5℃以上的冰水，低溫型智能溫控冷水機能滿足5℃以下及至0℃以下的要求。
　　模具進出口處冰水的溫差往往是根據制品要求來設定的，在許多情況下，溫差為3-5℃時是*理想的，但有時也需要溫差有1-2℃。溫差越小，意味著把同樣的熱量帶出去，需要的冰水流量就越大，反之需要的流量越小。比如：溫差為5℃時，流量需要60L，而到溫差為2℃時，流量則需要150L。
三、冰水流量
　　一副模具所需的冰水流量直接與模具要帶走的熱量和冰水進出模具的溫差有關。例如；要將6480kcal/h的熱量從模具上帶走，若溫差為3℃，那么至少需要的流量為多少？冰水流量Q=6480÷3÷60=36（L/min）。
四、冰水水質的處理
　　水的軟化，在使用冷水機的過程中，也是一個不可忽視的問題，對水的PH值也需要不斷地觀測，*佳PH值應等于7，大于7的PH值會產生可怕的腐蝕現象，如不采取措施，會在蒸發器、模具內生垢，會起隔熱的作用，嚴重時，使其能量的轉換效果降低30%。很明顯這就要求考慮對硬水的軟化。*有效的方法，可在系統中配置一臺電子硬水軟化器，這樣的軟化器是以離子交換原理設計制作的。根據流量的不同可配置不同規格的軟化器，直接連接在循環水管路中，一般配置有水處理軟化器所需費用也不會太高，也可定期向循環系統中加入一定比例的除垢劑。
五、冰水機流量、壓力
　　一般注塑成型模具冷卻，冰水的壓力選擇0.1~0.2Mpa，即可滿足要求，而微電腦全功能冷水機能滿足這個要求，當壓力要求高于0.2Mpa時，需另行規劃，以利采用相應壓力的水泵以滿足系統供水之需要。
流量與管徑之間的關系表：
管徑 3/8″ 1/2″ 3/4″ 1" 1＇/4″ 1＇/2″ 2″ 3″
流量 12 20 35 60 90 130 230 560

六、液壓油和料筒喂料段的冷卻
　　通常液壓油和料筒喂料段采用冷卻水塔的水來冷卻，因為這不僅是*佳的方法，單就生產成本看，也是極經濟的，除非對其溫度有特定的要求，可用冰水對其進行冷卻。
七、冰水管道的保溫
　　冰水管道必須進行保溫隔熱，因為管道隔熱不僅能阻止冷量的嚴重損失，而且也阻止了在管外壁上形成的結露水。例如：冰水溫度10℃，環境溫度為30℃，一根25米長，表面積為25m²金屬管道的熱輻射可達750kcal/h，這差不多是3HP壓縮機產生的制冷量的10%，5HP壓縮機產生的制冷量的6%左右。
　　冷水機與模具的連接，通常采用增強膠管連接，因為這樣的膠管其本身就有隔熱的功能，但長度超過5m，也要考慮適度的保溫隔熱性。
附表：不同的模塑材料需要的注塑和模具溫度和比容熱。
材料注塑溫度℃ 模具溫度℃ 比容熱Kcal/kg℃
聚乙烯 160～310 0～70 0.55
聚苯乙烯 185～250 0～60 0.35
尼龍NYLON 230～300 25～70 0.58
聚碳酸脂PC 280～320 70～130 0.03
聚丙烯PP 200～280 0～80 0.48
ABS 180～260 40～80 0.40

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