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低溫冷凍機(jī)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(jī)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(jī)所產(chǎn)生的冷熱量傳遞給被冷卻或加熱對象的中間物質(zhì)。常用的載冷劑有空氣、水、鹽水、有機(jī)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(jié)。
a).鹽水溶液 氯化鈣水溶液 比熱密度 冰點(diǎn)
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(qiáng)烈的腐蝕作用，因而會腐蝕管道和設(shè)備。其腐蝕性與鹽的純度和溶液中的含氧量有關(guān)�？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(jī)會,采用閉式循環(huán)系統(tǒng)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(zhì)量配比為NaOH：Na₂Cr₂O₇=27：100。
b).有機(jī)化合物載冷劑
常用為乙二醇水溶液和三元溶液（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)40%乙二醇，20%乙醇，40%水，冰點(diǎn)為-64℃），該類載冷劑對設(shè)備無任何腐蝕性，但有較低的揮發(fā)性，因此建議做成密閉循環(huán)系統(tǒng)。

c). 常用載冷劑使用溫度和配比質(zhì)量濃度表。

使用溫度℃	載冷劑	質(zhì)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(guān)于冷水機(jī)選用的幾個問題
一、如何選配冷水機(jī)
　　事實(shí)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(huán)的冷卻介質(zhì)——冰水中，只有很小一部分進(jìn)入空氣和注塑機(jī)的壓模板。眾所周知，塑料成型的周期，相當(dāng)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(jī)產(chǎn)生的冰水進(jìn)行冷卻，它可縮短到16秒。盡管*初選擇配備的冷水機(jī)造價要高些，但它可使產(chǎn)量提高20%，在長期的生產(chǎn)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(guān)。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(shù)（一般取1.35-2.0），當(dāng)單機(jī)匹配時，一般選擇小值，而當(dāng)一臺冷水機(jī)與多臺模具相配時取大值，如選擇風(fēng)冷式冷水機(jī)時，S也應(yīng)適當(dāng)選擇大一點(diǎn)。
　　例如：一副模具生產(chǎn)PP制品，每小時生產(chǎn)量約50kg,問冷卻需要量為多少？應(yīng)配備多大的冷水機(jī)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(jī)過程中，很難取得比較完整的數(shù)據(jù)。根據(jù)我們以往多年規(guī)劃，配套銷售的經(jīng)驗(yàn)，△T=200℃，它是眾多常用制品經(jīng)過多年統(tǒng)計后的一個平均值。
　　如果模具上附有熱膠道，還應(yīng)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(yīng)將單位轉(zhuǎn)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(jī)，這一般是不太現(xiàn)實(shí)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(shí)驗(yàn)裝置可以使用這種方法，但對于工廠，這樣做是不切實(shí)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(fā)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(shù)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(jī)能提供5℃以上的冰水，低溫型智能溫控冷水機(jī)能滿足5℃以下及至0℃以下的要求。
　　模具進(jìn)出口處冰水的溫差往往是根據(jù)制品要求來設(shè)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(jìn)出模具的溫差有關(guān)。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(zhì)的處理
　　水的軟化，在使用冷水機(jī)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(yīng)等于7，大于7的PH值會產(chǎn)生可怕的腐蝕現(xiàn)象，如不采取措施，會在蒸發(fā)器、模具內(nèi)生垢，會起隔熱的作用，嚴(yán)重時，使其能量的轉(zhuǎn)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(tǒng)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(shè)計制作的。根據(jù)流量的不同可配置不同規(guī)格的軟化器，直接連接在循環(huán)水管路中，一般配置有水處理軟化器所需費(fèi)用也不會太高，也可定期向循環(huán)系統(tǒng)中加入一定比例的除垢劑。
五、冰水機(jī)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(jī)能滿足這個要求，當(dāng)壓力要求高于0.2Mpa時，需另行規(guī)劃，以利采用相應(yīng)壓力的水泵以滿足系統(tǒng)供水之需要。
流量與管徑之間的關(guān)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?yàn)檫@不僅是*佳的方法，單就生產(chǎn)成本看，也是極經(jīng)濟(jì)的，除非對其溫度有特定的要求，可用冰水對其進(jìn)行冷卻。
七、冰水管道的保溫
　　冰水管道必須進(jìn)行保溫隔熱，因?yàn)楣艿栏魺岵粌H能阻止冷量的嚴(yán)重?fù)p失，而且也阻止了在管外壁上形成的結(jié)露水。例如：冰水溫度10℃，環(huán)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(dá)750kcal/h，這差不多是3HP壓縮機(jī)產(chǎn)生的制冷量的10%，5HP壓縮機(jī)產(chǎn)生的制冷量的6%左右。
　　冷水機(jī)與模具的連接，通常采用增強(qiáng)膠管連接，因?yàn)檫@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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