影响总制冷能力的环境条件和制冷机设计的关键方面

循环制冷机是用于医疗、军事、激光和分析仪器等众多行业的冷冻液体冷却系统。冷却器用于保持一个组件，如激光头，探测器面板，或其他温度敏感设备在一个恒定的温度和/或去除余热，防止关键组件过热。

什么时候选择一台再循环冷水机，应该考虑几个因素，可能会影响冷却能力。这些因素包括环境空气温度或设备水温、冷水机组设定温度、工艺流体、冷水机组维护等等。制冷机制造商通常根据20°C的供水温度和20°C的环境温度提供制冷量额定值。如果环境温度高于或低于20℃，会发生什么情况?如果冷却剂以5°C而不是20°C提供给过程会怎样?如果使用的不是水，而是冷却剂呢?所有这些变化是如何影响制冷机的冷却能力的?

循环冷水机和制冷循环

为了了解这些因素如何影响制冷机的冷却能力，首先有必要了解制冷机是如何运行的。基于压缩机的再循环制冷机的工作原理是利用制冷剂的潜热特性，将过程中的热量排除到周围的空气或设备水中。(见图1)。为了将这一过程的热量传递给周围的空气或设备水，制冷系统必须提供低于要冷却的过程流体温度的制冷剂温度。在该过程的后期，系统必须将制冷剂的温度提高到高于用于排除热量的介质温度的水平。

冷水机是一个复杂的系统，但其基本部件是压缩机、冷凝器、恒温膨胀阀(TXV)、蒸发器。从压缩机开始，蒸发器的制冷剂从饱和气体压缩为高压、高温气体。现在热气体通过冷凝器，在那里它被冷却并凝结成饱和的液体，通过拒绝热量到较冷的环境空气(风冷冷凝器)或设备水(水冷冷凝器)。制冷剂通过TXV后，其压力和温度大幅下降。制冷剂的温度现在低于工艺流体的温度，因此，热量从工艺流体转移到制冷剂，导致制冷剂蒸发成低压气体。当气体流回压缩机时，这个循环再一次重复。

冷凝器和蒸发器是热交换器，其将热量从一个介质转移到另一个介质。在风冷的冷凝器的情况下，铝翅片铜管液 - 空气热交换器通常用于将来自热制冷剂气体的热量排放到环境空气中。另一方面，水冷冷凝器使用液体换热器将热从热制冷剂气体转移到设施水。在蒸发器的情况下，液 - 液相热交换器通常用于将热量从过程流体转移到制冷剂。热交换器的性能取决于许多因素，包括使用的过程流体，流体温度，流量，施工材料，换热器的设计。通过所有其他因素等于，从一个流体到另一个流体的热量背后的驱动力是进入流体温度的差异。

环境空气和设施水温的影响

环境空气温度或设施水温对制冷机的制冷量起着重要的作用。为了使冷凝器拒绝向环境空气或设施水传递总热量(过程热负荷加压缩热)，冷媒热气体与环境空气或设施水之间的温差必须足够大。例如,Aavid冷却装置通常在冷凝温度之间32.2°C(90°F)和43.3°C(110°F)和拒绝热量20°C(68°F)环境空气或24°C(75°F)设施水(图2)。水冷冷凝器可以拒绝同样数量的热量更高设施水温因为水比空气和更好的传热流体不需要两种进入的液体之间有那么大的温差。

随着环境空气或设施水温的增加，冷却器冷凝器将过程热从制冷剂转移到环境空气或设施水的能力，导致更高的冷凝压力，可能导致系统性能降低。因此，如果再循环冷却器将暴露于20℃以上的环境温度，则应运行尺寸计算以确定所需的冷却能力。类似地，如果环境温度降低，由于初始温差较大的差速器，性能将改善。

在调整冷却器时，必须了解您的最大环境温度或设施水温，以便您可以选择具有足够冷却能力的冷却器以满足您的应用需求。咨询应用工程师，以协助调整冷水机会。

设定温度影响

与冷凝器类似，如果液体制冷剂的进厂温度与回程水的温度之间的差异降低，蒸发器的性能就会下降。如果冷水机被设置在较低的温度下运行，例如5°C而不是20°C，就会发生这种情况。如果冷水机供应温度较低，则回水工艺水温会较低，驱动传热的温差也会较小。制冷机的性能随着设定温度的降低而降低。同样，当设定的温度在推荐的温度范围内上升到最高温度时，冷水机的性能也会提高。(见图2)。

过程流体的影响

在再循环冷水机中使用的工艺流体也影响性能。冷水机的冷却能力通常是基于使用水作为工艺流体，所以使用除水以外的工艺流体可能导致冷却能力降低。例如，一些循环冷却器被设计成与聚α烯烃(PAO)作为工艺流体兼容。PAO由于其介电性能和/或工作温度范围宽，通常用于军事应用。然而，在其他因素相同的情况下，由于PAO比水具有更低的比热、更低的密度和更低的导热系数，因此它的制冷量将小于水冷机的制冷量。

冷水机运行和维护影响

影响冷却器性能的另一个因素是冷凝器和蒸发器维护。风冷冷凝器或管道或水冷式冷凝器或蒸发器上的流动通道的灰尘积聚导致冷却器性能下降。当灰尘或碎屑积聚在翅片和风扇叶片的风冷冷凝器上时，它限制气流，导致冷却能力损失。如果冷却器将在尘土飞扬或脏环境中运行，应安排常规维护或清洁和/或冷却器应超大。由于差的水质，腐蚀和/或水质差的生物生物增长，水冷冷凝器的污染也可能导致水冷的聚光。污垢在管的内壁上形成绝缘层，其阻碍了制冷剂和水之间的热传递，导致冷却器效率的劣化。通过用腐蚀抑制剂使用清水，可以最小化污垢的风险。有关详细信息，请参阅“我们的应用笔记”再循环冷却器调谐UPS：您最酷的设备的操作和维护“。

其他因素

在空气冷却再循环制冷机位于高空的罕见情况下，较低密度的空气将影响制冷量。由于质量流率等于体积流率乘以密度，如果密度降低，冷凝器风扇必须提供更高的体积流率，以提供与海平面相同的冷却能力。一种选择是扩大再循环制冷机的尺寸，以确保满足制冷能力的需要。

当供应过程冷却液温度低于环境露点时，湿度是影响制冷机性能的另一个因素。在这种情况下，如果冷水机组、蒸发器和泵没有绝缘，冷凝可能会在这些表面形成，造成冷却能力的损失。未经处理的金属表面也会因腐蚀而受损。因此，强烈建议使用绝缘材料。

还有必要记住，由于泵，压缩机和风扇电机旋转的速度较慢（图3），230 VAC 50 Hz冷却器的冷却能力小于230 VAC 60 Hz冷水机约17％。

冷却器的性能取决于环境空气温度或设施水温，冷却器设定温度，工艺流体，操作和维护等。在选择冷水机组以及操作时，考虑所有这些因素是至关重要的。这将有助于确保冷却器冷却设备的正常运行时间。