水冷式冷水机制冷系统原理图
水冷式冷水机是工业制冷领域应用十分广泛的制冷设备,依靠制冷剂相变循环与两套水循环系统协同工作,持续产出低温冰水,为注塑、电镀、化工、机械设备等工艺提供恒温冷却,下面结合系统原理图拆解整套设备工作逻辑。
一、系统两大循环:制冷剂循环 + 水循环
整套水冷冷水机包含制冷剂冷媒循环、冷却水循环、冰水(冷冻水)循环三套流体回路,三者相互配合完成热量转移:把工艺端产生的热量,先转移给冷却水,再由冷却塔把热量散发到室外空气中。
1、制冷剂冷媒循环(制冷核心回路,图中深蓝色管路)
这是实现制冷的根本循环,主要部件:压缩机、冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀、盘管水箱式蒸发器。
- 压缩机:相当于系统的 “心脏”,吸入来自蒸发器的低温低压气态制冷剂,压缩成为高温高压过热气体,排入冷凝器。压缩机做功提升制冷剂温度压力,为热量向外释放创造条件。
- 冷凝器(水冷式):高温高压制冷剂气体进入冷凝器壳程,壳内流过冷却水;高温制冷剂遇冷,释放大量热量,冷凝液化,变为高压液态制冷剂,热量被冷却水带走。冷凝器配有安全阀,作为超压安全保护部件。
- 干燥过滤器:液态制冷剂经过干燥过滤器,过滤管路内杂质、吸附水分,防止杂质堵塞膨胀阀、避免冰堵故障,保障系统洁净。
- 膨胀阀:高压液态制冷剂通过膨胀阀节流降压,变成低温低压气液混合状态,送入蒸发器盘管。节流之后制冷剂温度大幅下降,具备吸热能力。
- 盘管水箱式蒸发器:低温制冷剂在水箱内部盘管里流动,吸收水箱内水的热量,制冷剂受热蒸发变回低温低压气体,再次回到压缩机,如此往复循环。水箱设置补水接口,用于补充水箱损耗的水。
简单概括冷媒循环流程:压缩机压缩→冷凝器放热液化→干燥过滤→膨胀阀节流降温→蒸发器吸热汽化→回到压缩机。
2、冷却水循环回路(图中浅蓝色管路,连接冷凝器与冷却塔)
主要部件:冷却水泵、冷凝器、冷却水塔、管路阀门。
冷却水在冷凝器中吸收制冷剂释放出来的热量,水温升高;冷却水泵驱动热水输送到冷却水塔;在冷却塔内部,热水和空气接触,通过喷淋散热把热量排到大气,水温下降;降温后的冷却水再次流回冷凝器,持续带走冷凝器热量。
水冷冷水机必须配套冷却塔,冷却水循环负责把整机从车间吸收的总热量排到外界环境。管路配有截止阀,方便设备检修切断水路。
3、冰水(冷冻水)循环回路(给生产设备供冷)
部件:循环泵、盘管水箱式蒸发器、冰水出入口、外接工艺设备。
水箱内的水被蒸发器盘管冷却,形成低温冰水;循环泵抽取冷水,通过冰水出口输送到生产设备,带走设备工艺热量;吸热升温后的水,从冰水入口回流回到冷水机水箱,再次被制冷降温,源源不断向生产端输送低温冷却水。
图上多路阀门接口,可同时对接多台生产负载设备。
二、整套设备完整工作流程
- 压缩机启动,驱动制冷剂循环,蒸发器盘管持续吸收水箱水体热量,把水箱内水降温。
- 冰水循环泵运转,低温冰水输送至生产设备,带走工艺热量后回流水箱。
- 制冷剂吸收的热量,在冷凝器内部传递给冷却水。
- 冷却水泵将吸热后的热水输送到冷却塔,热量散入空气,冷却水冷却后返回冷凝器。
- 热量路径总结:生产设备热量 → 冰水 → 蒸发器→制冷剂→冷凝器→冷却水→冷却塔→排放到大气。
三、关键部件作用总结
- 压缩机:循环动力源,压缩制冷剂,完成热力提升。
- 盘管水箱式蒸发器:冷水制取部位,制冷剂和水换热,产出冰水。
- 水冷冷凝器:制冷剂把热量移交冷却水。
- 膨胀阀:节流降压,控制制冷剂流量。
- 干燥过滤器:除水除杂质,保护制冷系统。
- 冷却水塔:水冷机型特有,向外界环境散掉系统总热量。
- 冷却水泵、冷冻水循环泵:分别驱动冷却水、冰水循环流动。
四、水冷冷水机特点
水冷冷水机依靠冷却塔散热,相比风冷机型散热效率高,机组运行温度稳定,适合大功率工业冷却场景;但需要配套冷却塔、冷却水管道,需要做好水质处理,防止冷凝器结垢影响换热效率。
提示:原理图为双压缩机制冷系统,两套独立冷媒回路共用水箱式蒸发器与水冷冷凝器,设备可以实现单台或双台压缩机启停,按需调节制冷量。