如何选择合适的工业冷却器

引入冷却器装置的令人信服的理由之一是，在重要的温度敏感工艺设备的散热方面提供持续保护，尽可能地减少停机时间。同时，冷却器通过循环利用工厂自己的供水，节省了用水及相关成本。冷却水的成本可能会迅速攀升，尤其是工艺设备每天运行多个班次时。当系统中引入冷却器时，可以避开受监测的市政供水和废水排放成本和需求，并有助于大幅节省生产预算。此外，随着冷却器技术的不断发展，可以在设备使用寿命的很短时期内获得资本投资回报。

在指定冷却器装置时，了解冷却器性能因素对于获得适合的冷却器产品至关重要。需要确定的是：工艺流体的类型、工艺冷却温度、流量和压力要求、运行环境、环境温度、所需冷却器规格及其位置空间限制。

在为工艺选择合适的冷却液时，需要考虑的主要因素是其性能特性和设备兼容性。冷却液的性能取决于其在给定温度下的特性。相关参数包括比热、粘度和凝固点/沸点。比热和冷却能力之间存在直接关系。为了长久保持冷却系统运行良好，当需要较低或较高的设定点温度时，建议将一定比例的乙二醇或丙二醇与水混合（通常在 10% 至 50% 范围）。在兼容性方面，对于规格不正确的系统，潜在的腐蚀以及密封件过早降解是常见的故障模式。因此，结构材料和液体性质应该是重要的考虑因素，以及为何建议在冷却液中加入缓蚀剂。然而，在冷却器技术的新近发展中，离心泵的储罐和液压部件采用不锈钢结构，以防止工艺水受到铁锈颗粒的污染，并提供更高水平的可靠性和温度控制。同样，先进的全铝微通道冷凝器拥有长久寿命而不会发生腐蚀，与其他类型的热交换器相比，制冷剂加注量减少 30%。

设定点温度影响冷却器的冷却能力。降低温度会增加制冷系统的负载，反之亦然。冷却器的设定温度与其总冷却能力之间存在直接关系。因此，仔细研究已公布的冷却器性能数据特别重要，可以了解与推荐装置的相关性。同时，如果冷却器准备用于露天场地，还需要确定所需的冷冻保护级别，即运行期间冷却器排出的流体温度的下限。

虽然在配置工业冷却系统时，泵的使用寿命是主要考虑因素，但必须先根据泵的规格和性能确定整个系统的压力损失和所需的流速。
压力：规格过小的泵将降低流经整个冷却回路的液体流速。如果冷却器配备内部泄压装置，则流量将绕过该工艺并返回冷却器。如果未配备内部泄压装置，则泵将尝试提供必要的压力，并以“死区压力”或“限定压力”运行。当这种状态发生时，泵的寿命可能会大大缩短；液体将会停止流动，泵中的液体变热，最终蒸发并破坏泵的冷却能力，导致轴承、密封件和叶轮过度磨损。确定整个系统的压力损失时，需要将压力表放置在工艺入口和出口处，然后依靠泵压力获得所需流速值。
流速：通过工艺的流量不足将导致传热不足，因此流量不会充分散热以实现工艺安全运行。当液体温度升至设定点以上时，表面/部件温度也将持续升高，直至达到高于初始设定点的稳态温度。大多数冷却器系统会详细说明压力和流量要求。在设计过程中指定必要的散热时，必须考虑系统中集成的所有软管、接头、连接件和高度变化。如果规格不合适，这些附件功能可能会显著增加压力要求。

环境温度。风冷式冷却器的散热能力受到环境温度的影响。这是因为制冷系统利用环境空气/制冷剂的温度梯度来引发冷凝流程的热传递。环境空气温度升高会降低温差 (Δt)，进而降低热传递总量。如果冷却器采用液冷式冷凝器，高环境温度仍会对压缩机、泵和电子元件等关键部件产生不利影响。这些部件在运行过程中会产生热量，高温会缩短其使用寿命。作为指导原则，非外部额定冷却器的典型环境温度上限为 40°C。
空间限制：为了保持适当的环境空气温度，在冷却器周围提供足够的空气循环空间非常重要。如果没有适当的气流，循环空气量不足会使空气快速升温。这会影响冷却器性能，并可能会损坏冷却器机组。

选择规格合适的冷却器是一项关键决策。冷却器规格过小一直是一个问题 – 无法适当地冷却工艺设备，并且工艺水温不稳定。相比之下，冷却器规格过大将无法以高效水平运行，结果是运行成本更高。要确定贴合应用的合适机组规格，必须了解工艺设备需要冷却介质处理的流速和热能，即入口水和出口水之间的温度变化，以 ∆T 表示。计算公式为：每秒热能（或通俗地称为“功率”）= 质量流速 × 比热容 × 温度变化 (∆T)’。水的比热容通常为 4.2 kJ/kg K，但如果含有一定百分比的乙二醇添加剂，则数值将增加至 4.8 kJ/kg。K 注：1K = 1°C，水密度为 1，即 1 L 水体积 = 1 kg 水质量。下面示例介绍了冷却器功率 (kW) 规格的计算公式，本例中的冷却器用于处理温度变化为 5°C、水流量为 2.36 l/s (8.5 m3/hr) 的场景：每秒热能（kJ/s 或 kW）= 2.36 l/s（流速）X 5°C (∆T) X 4.2 kJ /kg K（纯水比热容），所需冷却器规格为 49.6 kW。或者，可能已经知道要冷却的热负载，在这种情况下，可以重新排列公式，以确定不同流速（可通过不同泵规格实现）所能达到的温差 (∆T)。可能还有其他会影响规格选择的情况。规划未来的工厂扩建、接触高温环境或工作地点位于高海拔地区，这些因素都可能导致机组的规格不同。

在新一代优质工业冷却器中，易于维护、运行安全以及智能控制和连接是其主要设计特点。例如，它们均采用具有 IP54 防护等级的隔音机壳，即使在环境温度低至 -45°C 的情况下，冷却器仍可在室内或室外运行。它们均经过专门设计，可以方便地检修所安装的部件 − 前部的制冷系统和后部的冷却水循环组件。宽敞的机壳门和智能布局缩短了维护时间，便于检查以防止故障。市场上的新颖机型配有多种安全装置（如流量和液位开关、热探头、压力探头、曲轴箱加热器和过滤网）使冷却器能够安全运行。此外，全密封制冷系统可防止制冷剂气体泄漏，无需维护。UK FGAS 法规要求 FGA 认证工程师每年检查一次制冷系统，对于大型制冷系统，需每年检查两次。相序继电器可确保在接线有误的情况下不会损坏压缩机。在这些新设计中，触摸屏控制器使用节能算法运行，将所有冷却器传感器整合到一个系统中，并在偏离运行参数时及时发出警告。在 11 Kw 及以上规格的冷却器上，可通过内置智能远程监测功能实现广泛互联。这样能以清晰的格式实时提供用户的机器数据，确保机器高效运行。