冷冻水系统中温差和水箱容积计算

工业冷却系统中，经常设置冷冻水箱，这是工业冷却系统区别于普通空调系统一个zui

显著的特征，其目的有三：排气、恒温、快速补水。这说明了冷冻水箱在系统中是非常重

要的设备，如果设计不合理，将导致水温波动超过规定范围，影响生产。下面从系统、控

制、结构等方面，来说明冷冻水箱的设计要求。
冷冻水箱设计的主要任务是确定冷冻水箱的容积。

常见的工业冷却系统流程如下：

在实际的使用过程中，由于客户负荷变化非常大，从0％～100％都有可能出现，

且出现的几率几乎没有规律可循，这就给冷冻水箱的设计提出了更高的要求。为解决这个

问题，我们从zui不利的情况来分析设计冷冻水箱，只要在zui不利情况下能满足要求，则整

个系统即可以满足要求。实际使用过程中zui不利的工况：冷水机组从卸载到待机状态开始

，负荷到达zui大值100％。
为计算设计冷冻水箱容积V（M3），还需要如下参数：
1、制冷量Q，单位：KW；
2、冷水机组防频繁启动间隔时间t1，单位：MIN；
3、冷水机组从启动到满载100%加载时间t2，单位：MIN；
4、冷冻水要求zui低温度T3，单位：℃；
5、冷冻水要求zui高温度T4，单位：℃；
6、水的密度：1000KG/M3；
7、水的比热：4.187KJ/KG.℃
8、安全系数N；
9、水箱内的水温为平均水温；
冷冻水箱容积计算公式：V*1000*（T4-T3）*4.187 =Q*( t1+ t2)*60*N
本公式的含意：冷冻水箱内蓄冷量，zui少应满足冷水机组从卸载到待机状态开始到加载到

满载100%这段时间内，冷冻水箱内的水温zui高不能超过冷冻水要求的zui高水温T4。
变换公式，即可计算出冷冻水箱容积：
V= Q*( t1+ t2)*60*N /(1000*（T4-T3）*4.187)
从上述公式可知：
冷水机组防频繁启动间隔时间t1、冷水机组从启动到满载100%加载时间t2、冷冻水要求zui

低温度T3和zui高温度T4，都对冷冻水箱容积有影响。
为方便大家确定冷冻水箱容积，根据公司设计规范确定的冷水机组防频繁启动间隔时间t1

、冷水机组从启动到满载100%加载时间t2、冷冻水要求zui低温度T3和zui高温度T4、冷冻水

温度控制精度整理出如下表格，供大家参考使用：

螺杆机系列冷水机组需要配置冷冻水箱容积，请大家参照计算。
      以上计算结果是按照zui不利情况下计算出来的结果，实际使用时，负荷zui大值肯

定小于冷水机组制冷量，且实际负荷不一定是zui大值，故冷冻水箱的容积可以适当减小。
根据上述说明，本人认为，冷冻水箱的设计要求：
1、需要客户提供负荷变化规律（负荷随时间变化曲线图）；
2、需要客户提供水温控制精度，不要过分要求控制精度；
3、多台冷水机组系统的冷冻水箱容积，按照zui大一台机组制冷量来选配冷冻水箱即可。

因为多台冷水机组系统，不会出现多台同时停机、同时启动状况。
4、如果客户对不稳定工况的温度要求不是特别关注，选用冷冻水箱容积可以在上述计算

结果下适当减小。
以上分析和计算，是根据本人对冷冻水系统的理解整理出来的，请大家批评指正。