冷凝器换热面积计算方法

冷凝器換熱面積計算方法

(製冷量+壓縮機功率)/200~250=冷凝器換熱面

例如：（3SS1-1500壓縮機）CT=40℃：CE=-25℃ 製冷量12527W+壓縮機功率11250W 23777/230=氣冷凝器換熱面積103m2

水冷凝器換熱面積與氣冷凝器比例=概算1比18；（103/18）= 6m2

蒸發器的面積根據製冷量（蒸發溫度℃×Δt進氣溫度）

製冷量=溫差×重量/時間×比熱×安全係數

例如：有一個速凍庫1庫溫-35℃ ，2冷凍量1ton/H、3時間2/H內，4冷凍物品（鮮魚）；5環境溫度27℃； 6安全係數1.23

計算：62℃×1000/2/H×0.82×1.23=31266kcal/n

可以查壓縮機蒸發溫度CT=40；CE-40℃；製冷量=31266kcal/h

NFB與MC選用

無熔絲開關之選用

考慮:框架容量AF(A)、額定跳脫電流AT(A)、額定電壓(V)， 低電壓配線建議選用標準 (單一壓縮機)

AF 取大於AT 一等級之值.(為接點耐電流的程度 若開關會熱 表示AF選太小了) AT(A ) = 電動機額定電流×1 .5 ~2 .5(如保險絲的IC值) (多台壓縮機)

AT(A )=(最大電動機額定電流×1 .5 ~2 .5)+ 其餘電動機額定電流總和

ＩＣ啟斷容量，能容許故障時的最大短路電流，如果使用ＩＣ：５ｋＡ的斷路器，而遇到１０ｋＡ的短路電流，就無法承受，ＩＣ值愈大則斷路器內部的消弧室愈大、體積愈大，愈能承受大一點的故障電流，擔保用電安全。要搭配電壓來表示220V 5KA 電壓380V時IC值是2.5KA。

電磁接觸器之選用

考慮使用電壓、控制電壓，連續電流I t h 之大小（ 亦即接點承受之電流大小），連續電流I th 的估算方式建議為I t h=馬達額定電流×1.25/√ 3。 直接啟動時，電磁接觸器之主接點應選用能啟閉其額定電流之10倍。 額定值通常以電流A、馬力HP或千瓦KW標示，一般皆以三相220V電壓之額定值為準。

? 電磁接觸器依啟閉電流為額

定電流倍數分為：

(1).AC1級：1.5倍以上，電熱器或電阻性負載用。 (2).AC2B級：4倍以上，繞線式感應電動機起動用。

(3).AC2級：4倍以上，繞線式感應電動機起動、逆相制動、寸動控制用。 (4).AC3級：閉合10倍以上，啟斷8倍以上，感應電動機起動用。

(5).AC4級：閉合12倍以上，啟斷10倍以上，感應電動機起動、逆相制動、寸動控制用。 如士林sp21規格

◎額定容量CNS AC3級 3相 220~240V→kW/HP/A：5.5/7.5/24 380~440V→kW/HP/A：11/15/21

壓縮功率計算

一. 有關壓縮機之效率介紹:

1. 體積效率(EFF V) :用以表示該壓縮機洩漏或閥門間隙所造成排出的氣體流量減少與進入壓縮機冷媒因溫度升高造成比體積增加之比值 體積效率(EFF V) = 壓縮機實際流量/壓縮機理論流量 體積效率細分可分為二部分 （1）間隙體積效率 ηvc＝V′ / V

V′：實際之進排氣量 V ：理論之排氣量

間隙體積效率一般由廠商提供，當壓縮機之壓縮比（PH / PL）增大，即高壓愈高或低壓愈低，則膨脹行程會增長，ηvc減少。 （2）過熱體積效率 ηvs＝v / v′

v：理論上進入汽缸之比體積 v′：實際進入汽缸之比體積

當壓縮比愈大時、汽缸溫度愈，冷媒過熱度愈大，比體積也愈大，所以ηvs愈小。 整體的體積效率ηv＝ηvc˙ηvs

2.壓縮效率(EFF C) :用以表示該壓縮機實際壓縮過程與等熵壓縮偏離程度 壓縮效率(EFF C)=壓縮機實際進出口焓差與等熵壓縮進出口焓差比值= (h out,等熵 - h in) / (h out,實際 - h in)

*若假設等其熵壓縮其壓縮效率就等於1 (冷凍空調全國競賽試題 假設了等熵壓縮,其壓縮效率=0.63, 很奇怪)

3.斷熱效率(EFF AD) :用以表示如以等熵絕熱壓縮時之機械效率

斷熱效率(EFF AD) =等熵絕熱壓縮冷媒獲得能量/壓縮機所需之制動馬力輸入能量,

壓縮機輸入能量= (h out,等熵 - h in) / 壓縮機制動馬力輸入能量

*如壓縮機實際輸入10kw 因某部分消耗在傳動摩擦與馬達磁耗上,真正傳至冷媒可能僅有 0.9kw此時斷熱效率(EFF AD)=0.9

4.機械效率(EFF m): 壓縮機進出冷媒時所需要之動力與壓縮機運轉時所需要的制動馬力之比

機械效率(EFF m)=壓縮機實際進出冷媒所需之動力/壓縮機所需之制動馬力輸入能量= (h out,實際 - h in) / 壓縮機輸入制動馬力 壓縮機之機械效率:ηm ＝ P / Pr

機械效率ηm一般約為0.85 ~0.95，實際運轉為了安全起見，制動馬力應增加10 ~15 % 之安全係數，以應付運轉時冷凍負載之增減。(一般壓縮機內部有電動機與壓縮機構,如60kw的電動機去帶動製冷能力50kw的壓縮機,機械效率ηm=0.83)

*壓縮效率 =斷熱效率 /機械效率

當假設系統為等熵線壓縮且能量無任何損失，則壓縮效率 = 1, 斷熱效率=1 ,機械效率=1，

(1).若壓縮機輸入能量100kw，損失20kw(磁損，摩擦)，但壓縮過程若假設為等熵壓縮(表示損失熱量不會傳至冷媒)，因此80kw全轉成壓縮功(即出入口冷媒焓差)，則壓縮效率 = 1, 斷熱效率=0.8, 機械效率=0.8。

(2)如有一壓縮機輸入能量100kw，損失20kw(磁損，摩擦)，但壓縮過程熱量傳至冷媒10kw，

因此有90kw轉成出入口冷媒焓差，則壓縮效率 = 0.8/0.9=0.89 , 斷熱效率=0.8, 機械效率=0.9。

二、冷媒循環量

冷媒循環量系冷凍系統內單位時間所流過之質量。公制為kg / hr，英制為lb/hr。 則理論冷媒循環量(質量流率) m＝V / v V：m3/hr(壓縮機之體積流率) v：m3/kg（(壓縮機入口之比體積） 實際冷媒循環量為G′

ms＝ηv ˙G

三、冷凍效果

單位質量冷媒流過蒸發器所吸收之熱量，一般以r為代號，單位為kcal/kg或BTU/lb或KJ/kg 。若進入蒸發器前之冷媒焓熱量為i1，流出蒸發器之冷媒焓熱量為i2，則冷凍效果, r ＝i2 － i1

四、冷凍能力

每小時冷媒流過蒸發器所吸收之熱量

公制為kcal / hr，英制為BTU/hr，SI制為KW。符號一般以R表示， 理論上之冷凍能力;Qe＝m×r 實際上之冷凍能力;Qs＝ms×r。

1,公制冷凍噸: 1 JRT＝3320 kcal/hr ≒3.86 KW

2,美制冷凍噸: 1US RT＝12000 BTU/hr＝3024 kcal/hr＝3.516 KW 現在市面上冷凍能力標示以Kw表示,不易混淆。（1KW＝860 kcal/hr）

五、壓縮機所需之動力

理論上壓縮機所需之壓縮熱為：AWc＝i3－i2 （kcal/kg） i3：理論上壓縮機出口冷媒之焓 i2：理論上壓縮機入口冷媒之焓

實際上壓縮機所需要的壓縮能量為：AWc′＝i3′－i2′（kcal/kg）

i3′：實際上壓縮機出口冷媒之焓 i2′：實際上壓縮機入口冷媒之焓

壓縮效率ηi＝AWc / AWc′，當縮縮效率等於1, 壓縮效率與體積效率是相等的。

壓縮機所需之動力，以 N（kcal/hr）、H（HP、馬力）及P（KW或W）表示 理論上壓縮機所需之動力;N ＝m×AWc 實際上壓縮機所需之動力;N′＝ms×AWc′

而 1 HP＝746 W ＝0.746 KW＝642 kcal/hr; 1 KW＝860 kcal/hr; H＝N/642（HP）;P＝N/860（KW）

六、冷凍循環之性能係數ε（C.O.P）

冷凍循環之冷凍效果/壓縮熱 理論ε＝ r / AWc ; 實際ε′＝r / AWc′

七、冷凍機組之能源效率比值 (EER)

冷凍機組之冷凍能力R之單位為kcal/hr或BTU/hr，而冷凍機組(含冷凝器與蒸發器風扇)之輸入動力單位為W EER＝R / P（Kcal/h˙W）

【例一】已知壓縮機之活塞推動量為340m3/hr，若壓縮吸入冷媒之比體積為0.05 m3/kg，試求理論冷媒循環量m。若此壓縮機之體積效率為0.8，試求ms。 m＝V/v＝340/0.05＝6800 kg/hr ms＝mηv＝6800×0.8＝5440 kg/hr

【例二】若此冷凍系統之冷凍效果r為50kcal/kg，試求此冷凍系統理論冷凍能力及實際冷凍能力。

Qe＝m×r＝6800×50＝340000 kcal/h＝340000÷3320＝102.4冷凍噸 Qs＝ms×r＝5440×50＝272000（kcal/h）＝82冷凍噸

【例三】若進入壓縮機前之冷媒之焓為150kcal/kg，壓縮機排出口冷媒之焓為158kcal/kg，試求此壓縮機所需理論馬力。若此壓縮機之壓縮效率為0.75,則此壓縮機實際上所需之制動馬力為多少？ AWc＝158－150＝8 kcal/kg

N＝ms×AWc＝6800×8＝54400 kcal/h H＝N/642≒85（HP）

又AWc′＝AWc/ηi＝8/0.75＝10.7

氣冷式冷氣機系統設計之程序

1、冷房能力kcal/hrx1.3做為comp之選擇標準

2、過冷卻5℃；過熱3℃；蒸發溫度為3.5~7℃ 冷凝溫度為48~52℃ 從comp之特性由線表找出合於要求之comp

3蒸發器之設計，溫度條件決定後予以決定.冷卻能力、.管距、散熱片厚度、散熱片節距；前面風速一般取0.9~ 1.4m /s

4散熱器之設計，

at CT=54.6℃、ET=5.2 ℃Wcomp=2230W

散熱量Q= 3750+2230wx0.86= 5667kcal/hr (1w=0.86kcal/hr) 回風溫度Tin=35 ℃

出風溫度=一般為Tin+15 ℃=50 ℃(sharp)

風量＝ 5667=Wout ×60 ×1.08×0.24×(50-35)t= 24.3m3 /min 5 Propeller選用 及管排之設計

水系統 水泵揚程(H)＝ 泵出入口能量差＝(進出水壓力差÷r)＋(流速平方差÷2g)＋壓力表處高度差 水泵推動水所需要的功率=r×Q×H(kg—m/s) kw=( r×Q×H )÷6120 推動水泵所需要的馬達功率=軸功率＝kw=( r×Q×H )÷(6120×η) 練習：離心式水泵資料 壓kg/cm2 出水 7 入水 0.35 0 0 5.1 7.6 0.378 0.378 983.2 983.2 0.78 力表高度差m 管径 cm 流量 LPM 比重 kg/cm3 效率 H＝(進出水壓力差÷r)＋(流速平方差÷2g)＋壓力表處高度差=68.2m 軸功率＝kw=( r×Q×H )÷(6120×η)=5.29kw 水泵運轉特性曲線 練習 一水泵1170rpm， 揚程：H=490-0.26Q2 管路阻力：HR=100+1.5Q2 若單一水泵運轉其流量(工作點) H= HR Q=14.9 gpm 若二台水泵並聯其流量(工作點) 管路流量為原流量1/2倍 490-0.26(Q/2)2=100+1.5Q2 Q=15.8 gpm 若二台水泵串聯其流量(工作點) 管路揚程為原揚程2倍 2(490-0.26Q2)=100+1.5Q2 Q=20.9 gpm 孔蝕現象:泵吸入口壓力小於水飽和蒸氣壓而產生氣泡 加壓後氣泡破裂而產生振動與噪音 解決方法: 泵吸入口壓力要大於水飽和蒸氣壓；此壓力稱淨正吸入水頭NPSH NPSH＞＝RNPSH 水泵定律:Q1/Q2=N1/N2 H1/H2=(N1/N2)2 KW1/KW2=(N1/N2)2 練習 預估改變轉速或葉輪尺寸後，泵浦的性能的變化 轉速 1450RPM；流量 4 CMM ； 揚程 H=25m ； 軸功率20 kw 轉速降為 750RPM ； 其流量變為 2.07 CMM ；揚程 H=6.69m ； 軸功率2.77 kw Q1 及 h1 是系統操作點，流量400 加崙 / 分鐘，揚程 45 英呎。 泵浦的運轉狀態是在 Q2 及 h2。其中 Q2 及 h2目前未知，由下式 當改變 h2 值，可得 Q2 值，依此計算一直到 Q2 及 h2 落在泵浦性能曲線上。得 到 Q2 = 477 加侖 / 分鐘，h2 = 64 英呎，該點泵浦效率約78%，轉速約 1467 rpm (400 / 477 * 1750 = 1467 )。 再由泵浦制動馬力的公式計算出所需馬力數 = 流量 = 泵浦在設計點的揚程 = 泵浦在 Q2 及 h2 操作點的效率 空調水配管 採用鍍鋅無縫鋼管(GIP) PVC管 密閉式、開放式概念 空調密閉冰水系統配管方式可分為直接回水配管與逆回水配管 設計逆回水配管法，各回路空調設備盤管壓降要一樣，若實際上每一回路空調設備盤管壓力降不同，既使使用逆回水配管法，也無法使系統流量均衡。因此在密閉管路宜採直接回水配管法，再加上平衡閥的適當安裝調整較妥。 水管路摩擦損失與流體黏度、比重、流速； 管子的粗造、長度、管径有關。 選用管径步驟： 繪製管路圖 計算各管段水流量 設定管路摩擦損失3~8m / 100m 由圖決定管径 再驗證流速是否合宜 否則重複步驟2 1.冷卻水管流量80 GPM 流速不可超過5.0 ft/s ------管径？ 2.冷卻水管流量6 CMH 流速不可超過1.2 m/s ------ 管径？ 水箱靜壓:P=DH+1ATM

管子△P=PA-PB ∞Q2 摩擦損失=f*(L/D)*(V2/2g)

配件摩擦損失=K*(V2/2g) KV:15℃水流過閥件產生1bar的流量(CMH)

避免空調系統能源浪費及冷熱不一 水系統要保持三個條件 每台送風機空調箱需達到設計流量 控制閥壓插變化不宜太大

依次測與二次測水量熱交換量要相配合

比例觀念先建立

方法一:

補償法:

1. 適用沒有裝分歧閥的管路系統 1. 最遠端的閥當參考閥

2. 將參考閥調整到設計的流量,調好後就不要再動了

3. 調整其他閥的流量,會改變參考閥的流量,此時需配合分歧閥保持參考閥流

量

4. 不變,並調妥其他閥流量。 5. 需要二人以上操作

方法二:

TA法:

2. 適用有裝分歧閥的管路系統 3. 啟動水泵 4. 分歧閥全開

5. 調整各迴路的平衡閥到50%的開度(2.0) 6. 清除紀錄8↓4↓2↓ 7. 歸零

8. 連接好高低壓管

9. 4↓1↓P0↓M1↓迴路的平衡閥數量4↓1↓NO？↓TYPE SIZE 輸入流量？

↓輸入位置？↓●↓■↓迴路的平衡閥全關 ↓恢復原位置↓

重複 10. NO？↓TYPE SIZE 輸入流量？↓輸入位置？↓●↓■↓迴路的平衡閥全關 ↓恢復原位置↓ 11. 直到迴路的平衡閥全做完 12. 再作分歧閥 13. 完畢後 會自動計算迴路的平衡閥建議位置 14. 再調分歧閥位置 直到需求的總水量 15. 重新檢測迴路的平衡閥流量是否正確 調整完畢再將數據儲存起來 1. 2↓P？↓M？↓NO？↓●↓■↓1↓TYPE SIZE↓輸入位置？ 2. 顯示流量↓1YES↓ 冰水高低壓力開關設定 559冷凍空調講義 冷卻水進冰水主機 出溫度 30℃/ 35℃ 32℃/ 37℃ 水冷 乾式 滿液式 水冷 氣冷 機種 冷媒 R-22 R -134a R-22 R -134a R -410A R-22 R -134a R -410A R-22 R -134a 低壓開關 2kg/c㎡ 1kg/c㎡ 2kg/c㎡ 1kg/c㎡ 3.5kg/c㎡ 2kg/c㎡ 1kg/c㎡ 3.5kg/c㎡ 3.8kg/c㎡ 1.7kg/c㎡ 高壓開關 20kg/c㎡ 12.5kg/c㎡ 20kg/c㎡ 12.5kg/c㎡ 30kg/c㎡ 26kg/c㎡ 17kg/c㎡ 40kg/c㎡ 20kg/c㎡ 12.5kg/c㎡

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