在一些高低温换热系统中,载冷剂的使用范围约-20~120℃。冰河冷媒的选择性较多,但是从性能和价格的角度考虑,LM-4是最优选择。按-30℃冰点选择稀释,对应沸点为107℃。在高温使用时,容易出现沸腾,影响系统循环运行。有效的方法是对系统进行加压,提高冷媒的沸点。冰河冷媒一般推荐加压到沸点135℃,给泵预留出汽蚀余量。
那么系统具体加压到多少,需要进行计算。设计三个物理规律:道尔顿分压定律:密闭容器内的总压力 = 冰河冷媒分压 + 氮气分压(氮气加压系统)。理想气体定律:对于质量不变的空气,其压力与热力学温度成正比。饱和蒸汽压:只要液态冷媒存在,冷媒气体分压就等于当前温度下的饱和蒸汽压。假设初始状态(30℃)时,内部压力为标准大气压(101.325 kPa,绝对压力),加热到120℃压力。
1、确定初始状态 (30℃) 的压力构成
LM-4冷媒温度30℃,其对应的饱和蒸汽压为P_vapor,30 ≈ 4.24 kPa。
初始总压力 P_total,30 = 101.325 kPa。
因此,初始氮气分压 P_n2,30 = 总压力 – 冷媒气压力 = 101.325 - 4.24 ≈ 97.085 kPa。
2、计算加热后 (120℃) 的氮气分压
氮气被封闭在密闭的的循环空间内,其质量不变。初始氮气温度 T_30 = 30 + 273.15 = 303.15 K,最终氮气温度 T_120 = 120 + 273.15 = 393.15 K
根据理想气体定律,在体积V不变时:P_n2∝ T
所以,最终空气分压 P_n2,120 = P_n2,30 × (T_120 / T_30)
P_n2,120 = 97.085 kPa × (393.15 / 303.15)
P_n2,120 ≈ 97.085 × 1.297 ≈ 125.9 kPa
3、确定加热后 (120℃) 的冷媒蒸气分压
在120℃时,只要有液态冷媒,冷媒蒸气分压就等于该温度下的饱和蒸汽压。
P_vapor,120 ≈ 198.53 kPa
4、计算120℃时的总压力
P_total,120 = P_vapor,120 + P_n2,120
P_total,120 ≈ 198.53 + 125.9 ≈ 324.4 kPa (绝对压力)
因此系统压力表读出的数据约224.4kPa。因此系统设计时,需要根据计算的压力预留安全余量,尤其是水箱系统,避免损坏水箱。
中国专业载冷剂的开创者,冰河冷媒的起点便锚定行业痛点。早在上世纪90年代,香港科技大学陈国华教授携团队与朝阳光达化工联合研发,成功攻克传统载冷剂(盐水、乙二醇)腐蚀设备、温域狭窄、效能低下的三大难题,推出国内首款环保型高效载冷剂,并斩获中国发明专利 。30年来,冰河集团深耕细分领域,建成辽宁省液态传热介质实验室,与大连理工大学等高校深度合作,累计取得8项发明专利、5项实用新型专利,从“M3超膜防锈技术”到“Modify2000复合改性”技术,持续引领行业技术革新 。
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