磨机全静压油站电制冷机选型

  为了解决MZS8848和MQY6095两台大型磨机全静压轴承油站夏季冷却不良问题，本公司计划购买电制冷机进行使用，然而需选择多大功率的制冷机让我伤了好一番脑筋，直到看了某厂家的制冷机选型资料才得以把问题解决，在此做一个记录。

油站发热功率计算

根据泵功率计算

  MZS8848半自磨机和MQY6095球磨机出口油压可达\(9MPa\)，流量\(255.1L/min\)。对于润滑系统，其油液并不对外做功，所用的能量最终均转换成了热量，则发热功率：
W=P \times Q=9 \times 10^6Pa \times \frac{255.1 \times 10^{-3}}{60}m^3/s = 38.25kw
38.25千瓦只是发热功率，并未考虑自然散热。
  油液的自然散热量\(N_{hd}=K_1 A \Delta t \)，其中
  \(K_1\)——散热系数，其值大小与通风条件有极大关系，取值范围为\(11-341W/(m^2.℃)\)，
  \(A\)——散热面积，
  \(\Delta t\)——温差。
  从式中可看出自然散热能力与温差、油站的管道和油箱与空气的接触面积、通风情况有关，通风条件和温差对散热效果影响极大。当设备启动时，泵的输出能量转换为热量致使油温逐渐升高，油与外界的温差由0逐渐增大。随着温差的升高，自然散热功率也随之增加。当自然散热功率等于油的发热功率时温度不再升高，达到了热平衡状态。
  戛洒夏天的气温可达到\(42℃\)以上，使用强制冷却后其油温要求小于\(40℃\)，低于外界温度，因此天气炎热时自然散热功率小于0，根据发热量核算制冷功率时可不必考虑自然散热，并将制冷机功率适当增大以抵消外界向油箱的传热。

根据进出口油温计算

  首先让我们做如下一个假设：油箱A足够大，以至于我们可以使用泵将其油液源源不断地从中抽出对设备进行润滑或推动执行机构做功。使用后的油液不再流回油箱A，而是注入到了绝热的油箱B存储。一分钟后油箱B存储的油液质量为\(m\)，油温相对油箱A升高了\(\Delta t℃\)，那么有：
一小时内流入油箱B的油液质量：\(m=\rho \times Q \times 1min\)
油液热能增加量：\(H = C_P \times m \Delta t = c_p \times \rho \times Q \times 1min \times \Delta t\)
发热功率：\(W = \frac{H}{1 min}=C_P \times m = c_p \times \rho \times Q \times \Delta t\)
以上式子中
  \(C_p\)——油液比热容，选型计算时可取\(1900J/(kg.℃)\)
  \(\rho\)——油液密度，约\(0.9kg/L\)
  请注意，以上式子中并未包含两个油箱的任何物理特性，也就是发热大小和两个油箱无关（有没有感觉这是废话）。现我们不假设油液流入油箱B了，而是流回了油箱A，此时取温差\(\Delta t\)为泵的入口油温和回油油温，以上式子依然成立，可用于计算油站发热功率。稍作变换使其便于计算，如下：
W =C_P \times m = c_p \times \frac{\rho}{1000} \times \frac{Q}{60}\times \Delta t
式中油液密度\(\rho\)单位变为\(kg/m^2\),流量Q单位为\(L/min\)，更符合一般使用习惯。
  对于MZS8848半自磨机和MQY6095球磨机，其流量为\(255.1L/min\)，温差\(\Delta t\)测量值如下表所示：

  考虑到测量温度时气温比较低，更有利于管路的自然散热，因此取温度较高的主轴承出口油温计算发热量，结果为
W =1900 \times \frac{900}{1000} \times \frac{255.1}{60}\times \Delta 5.4=39259.9W=39.2599kW
  看到这里你是否也产生疑问了呢？根据泵的压力和流量计算发热量时完全忽略了自然散热，而使用进出口油温时管路会散热啊，为什么计算得的结果比根据泵的压力和流量计算时还大呢？温度测量不准、温度分布不均匀、比热容等数值取值误差都有可能导致这样的现象。抱歉，我没用时间更深入探究下去了，毕竟我只是使用者，用以选型足以。

冷却器选择

  发热量计算出来了，那便轮到冷却器功率的选则了，然而冷却器的选择把我卡了两个月，最终也无法很完善的解决，在此希望有同行能够指教或一起探讨。
  制冷机的厂家一般会给我们三个数字，制冷功率P，额定功率W和制冷系数\(ε\)，其中制冷系数\(ε=\frac{P}{W}\)。额定功率好理解，但制冷功率如何解释呢？是单位时间内所能带走的热量吗？可是单位时间内所能带走的热量明明与温差和环境温度有关，单给一个数值似乎不够。
  好吧，对此我也是一知半解，在此不再浪费篇幅。某厂家的制冷机选型资料给出了制冷功率的曲线图,如下。从图中可看出随着室温的升高其制冷能力慢慢上升，室温到达一定值后制冷能力快速下降。油温和室温的温差越高时其制冷能力越强，油温比室温低10度时其制冷能力是标称值的70%~80%左右。按此推断，厂家给的制冷功率表示的是油温与室温相等时的最大制冷能力。

Tips：图片来源于大金工业株式会社的选型资料，侵删。
  至此，制冷机的功率可选了！因戛洒的气候十分炎热，油温可按低于室温10度来选取，此时当车间内温度达45度时目标油温为35度，足以满足要求。按\(39.3kW\)的发热功率计算，所需制冷机的冷却能力为\(39.3/0.7=56.7kW\) ,即选择制冷功率大于56.7千瓦的制冷机能够满足冷却需求。