CNS 12575-2007 Water chilling packages using the vapor compression cycle《蒸气压缩式冰水机组》.pdf
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1、1 印月962月 本標準非經本局同意得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 號 ICS 27.200 B407212575經濟部標準檢驗局印 公布日期 修訂公布日期 788月12日 962月27日 (共16頁)蒸氣壓縮式冰水機組 Water chilling packages using the vapor compression cycle 1. 適用範圍 本標準適用於蒸氣壓縮式冰水機組 (以下簡稱為機組 ),為以 1 部或多部密閉或開放式壓縮機 (離心式、螺旋式、渦卷式、往復式或其他型式 ),與蒸發器、冷凝器及相關配件組合而成,用以 進行冰水之降溫或作為熱回收加熱之機組。冷凝器之型式為水冷
2、式、氣冷式或蒸發 冷卻式,亦可為氣冷式或水冷式熱回收冷凝器。本標準不適用於除水以外之冷卻介質 (如滷水等 )作為冷卻介質降溫或作為熱回收加熱之機組。 2. 參考標準 ARI 550/590:2003 Performance rating of water-chilling packages using the vapor compression cycle 3. 用語釋義 3.1 水冷式冷凝器 (water-cooled condenser):為一種冷凍系統元件,以冷媒對水之熱傳方法使冷媒蒸氣冷凝,並將熱釋放 至冷卻水中,除冷凝外,亦包含過熱度與過冷卻之過程。 3.2 氣冷式冷凝器 (air-
3、cooled condenser):為一種冷凍系統元件,使用冷媒對空氣之熱傳方法將冷媒蒸氣冷凝,並經由熱 傳表面將熱釋放至以機械方式來強制循環的空氣中,除冷凝外,亦包含過熱度與過冷卻之過程。 3.3 蒸發冷卻式冷凝器 (evaporatively-cooled condenser):為一種冷凍系統元件,使用冷媒對空氣之熱傳方法將冷媒蒸氣 冷凝,並經由熱傳表面將熱釋放至以機械方式強制循環之水與空氣的混合物中 ,使水蒸發至空氣中,增加空氣的焓值。除冷凝外,亦包含過熱度與過冷卻之過程。 3.4 氣冷或水冷熱回收冷凝器 (air-cooled heat reclaim condenser):其作用與水
4、冷式或氣冷式冷凝器相同,藉由冷凝過程 將空氣或水加熱。此冷凝器可為額外的冷凝器或為原系統冷凝器的一部分。 3.5 積垢係數 (fouling factor):由囤積於熱交換器表面之積垢所產生的熱阻。 3.6 整合式部分負載效率 (integrated part load value, IPLV): (以下簡稱為 IPLV) 將第 7.5 節中參考第 6.1 節之部分負載試驗條件方法所得之各單一部分負載效率值,經加權計算後所得之值。 3.7 額定製冷能力 (refrigeration capacity):機組依第 6.1 節之製冷能力試驗條件運轉時,由循環水除去之熱量。單位以 kW kcal/h
5、表示,並標示於銘牌上。 3.8 額定熱回收加熱能力 (heat reclaim capacity):熱回收加熱依第 6.1 節之熱回收加熱能力試驗條件運轉時,施加於循環水之熱量,單位以 kW kcal/h表示,並標2 CNS 12575, B 4072 示於銘牌上。 3.9 額定消耗功率 (power input):額定消耗功率須包含機組中各機件之功率,包括冷媒系統空氣排除裝置、油泵、油加熱 器、變頻器及原廠供應之控制器、氣冷式風扇、蒸發冷卻式冷凝器循環水泵等 ,但冰水、冷卻水與熱水水泵之功率需求不包括在內。單位以 kW 表示,並標示於銘牌上。 3.10 冷凍噸 (refrigeration
6、tons, RT):製冷能力的一種單位, 1 冷凍噸等於 3.516 kW,或等於 3,024 kcal/h。 3.11 額定水量 (flow rate):依第 7.2 節製冷能力試驗時之水量及依第 7.2 節之熱回收加熱能力試驗時之水量。 3.12 冷卻水 (condenser water):通過水冷式冷凝器之循環水。 3.13 冰水 (evaporator water):通過蒸發器之循環水。 3.14 熱水 (heat reclaim condenser water):熱回收加熱運轉時,通過熱回收器受加熱之循環水。 3.15 水頭損失 (water pressure drop):機組入水側
7、與出水側之水壓力差。 3.16 輔助加熱用電熱裝置 (auxiliary heater):併用於熱回收加熱之電熱裝置。 3.17 型式試驗 (type test):為判定製品品質是否符合其設計要求所進行之性能試驗。 3.18 操作壓力 (operation pressure):機組設備在正常狀況下運轉時,在冷媒及水路系統中之最大壓力。 3.19 設計壓力 (design pressure):機組設計時,決定構成零件之機械強度或厚度所使用之壓力。 4. 試驗項目 4.1 能力與效率試驗項目 4.1.1 製冷能力試驗:機組之全載與部分負載製冷能力試驗,依第 7.2 節之能力與效率試驗方法進行,其值
8、必須在第 8.1 節規定之額定製冷能力之允許誤差以內。 4.1.2 製冷消耗電功率試驗:製冷消耗 電功率試驗係於製冷能力試驗測定值穩定時,測定機組之輸入電壓、運轉電流、運轉功率因數與消耗之電功率。 4.1.3 熱回收加熱能力試驗:熱回收加熱能力試驗依第 7.2 節之能力與效率試驗方法進行,其值須在第 8.1 節規定之額定加熱能力之允許誤差以內。具備輔助加熱用電熱裝置者,不包括電熱加熱能力。 4.1.4 熱回收加熱消耗電功率試驗:熱 回收加熱消耗電功率試驗係在熱回收加熱能力穩定時,測定機組之輸入電 壓、運轉電流、運轉功率因數與消耗之電功率。具備輔助加熱用電熱裝置者,不包括其消耗電功率。 4.1.
9、5 能源效率比或性能係數:能源效率比或性能係數係以第 7.2 節所求出的製冷(或加熱 )能力除以第 7.2 節的製冷 (或加熱 )消耗功率之值,其值須在第 8.1節規定之允許誤差以內。 4.2 其他試驗項目 4.2.1 水頭損失:水頭損失值依第 9.1 節之水頭損失試驗方法進行試驗,其值須在額定水頭損失值的 110%以內。 3 CNS 12575, B 4072 5. 儀器要求 5.1 儀器精度:除另有指定外,一般機組之試驗,使用表 1 規定之儀器。 表 1 儀器精度 類別 精度 (空氣溫度 ) 0.1 溫度計 (冰 (冷卻 )水溫度 ) 0.10 流量計 2% 壓力計 2% 電功率計 0.5
10、% 6. 試驗條件 6.1 標準試驗條件 6.1.1 全載標準試驗之空氣溫度及水溫,依表 2 之條件。 6.1.2 熱回收標準試驗之空氣溫度及水溫,依表 3 之條件。 6.1.3 部分負載試驗條件之空氣溫度及水溫,依表 4 之條件。 6.1.4 受試機組在額定頻率及額定電壓 (其允許誤差為額定頻率的 1%以內,額定電壓的 10%以內 )下運轉。 6.1.5 受試機組依製造業者指定之方法安裝。 表 2 全載標準試驗條件 水冷式 蒸發冷卻式 氣冷式 冷卻水 入口溫度 30.0 0.5 水流量 12.5 L/min/RT 5%冷凝器積垢容許值 水側 0.000044 m2/W 空氣側 空氣入口條件
11、乾球 35.0 1.0 濕球 24.0 0.5 冰水 出口溫度 7.0 0.5 水流量 10.0 L/min/RT 5% 蒸發器積垢容許值 水側 0 m2/W至 0.000018 m2/W 1. 空氣乾溼球溫度條件以海平面大氣壓力為參考壓力。 2. 冰水出口溫度及冷卻水入口溫度可依第 6.2節之方法進行模擬積垢容許之水溫修正。 4 CNS 12575, B 4072 表 3 熱回收標準試驗條件 水冷式 氣冷式 冷凝器 入水溫度 30 0.5 水流量 與全載標準試驗條件相同 積垢容許值 與全載標準試驗條件相同 空氣入口乾球溫度 20 1.0 風量 與全載標準試驗條件相同 冰水 出水溫度 7.0
12、0.5 水流量 與全載標準試驗條件相同 熱回收冷凝器 入口溫度 水溫: 40 0.5 空氣溫度: 20 1.0 出口溫度 水溫: 50 0.5 空氣溫度: 35 1.0 1. 空氣乾溼球溫度條件以海平面大氣壓力為參考壓力。 2. 冰水出口溫度及冷卻水入口溫度可依第 6.2節之方法進行模擬積垢容許之水溫修正。 3. 氣冷式熱回收冷凝器之風量變化應在 5%以內。 表 4 部分負載試驗條件 IPLV蒸發器 (所有型式 ) 所有負載出水溫度 7.0 0.5 (1) 水流量 10.0 L/min/RT 5% 積垢容許值 0.000018m2/W 冷凝器 (水冷式 ) 100%負載入水溫度 30.0 0.
13、5 (1) 75%負載入水溫度 24.0 0.5 (1) 50%負載入水溫度 19.0 0.5 (1) 25%負載入水溫度 19.0 0.5 (1) 水流量 12.5 L/min /RT 5% 積垢容許值 0.000044 m2/W 冷凝器 (氣冷式 ) 100%負載入口空氣乾球溫度 35.0 1.0 75%負載入口空氣乾球溫度 27.0 1.0 50%負載入口空氣乾球溫度 18.0 1.0 25%負載入口空氣乾球溫度 13.0 1.0 積垢容許值 0 冷凝器 (蒸發冷卻式 ) 100%負載入口空氣濕球溫度 24 0.5 75%、 50%及 25%之負載入口空氣濕球溫度以內插法算出 積垢容許值
14、 0 註 (1)可依第 6.2 節之方法進行模擬積垢容許值之水溫修正。 5 CNS 12575, B 4072 6.2 修正溫度條件以模擬積垢容許值之方法 6.2.1 使用下列方程 式以額定積垢容許值 (ffsp)求得蒸發器與 /或冷凝器的對數平均溫差 (LMTD)。 ()RLMTDln 1 R / S=+(1) 6.2.2 LMTD 之推導 ()() ( )()( )s we s wl wl weswl wlwesweswl swltt tt t tLMTDtt t tttln lntt tt =+ 增額 LMTD ( ILMTD )以下列公式決定: spqILMTD = ffA(2) 6.
15、2.3 使用水溫差 TDa來模擬所增加的積垢, TDa可以下列公式計算: aspcTD S S= (3) 其中: Ssp:額定冷媒飽和溫度與出口水溫差, tstwlSc:於潔淨的試驗條件下之溫差 c zRSe1Rz=LMTD ILMTD=得到水溫差 TDa後,可據此調升冷凝器之入水水溫或調降蒸發器之出水水溫來模擬所增加的積垢因子。 6.2.4 符號與下標 公式 (1)至公式 (3)所使用的符號與下標如下: 符號: A:蒸發器或冷凝器的總熱傳面積 (m2) 模擬管內積垢時: A = Ai模擬管外積垢時: A = Aoe:自然對數之底數 q:蒸發器或冷凝器之熱交換量 (W) R:水溫範圍 (twl
16、twe)之絕對值 () S:水溫差 (twstwl)之絕對值 () t:溫度 () ffsp:額定積垢容許值 下標: a:增加的積垢 e:入 (口 ) c:潔淨的 f:積垢 i:內側 o:外側 l:出 (口 ) s:飽和蒸氣 w:水 sp:額定值 6 CNS 12575, B 4072 6.2.5 範例:以冷凝器管內的額定積垢值,來修正冷凝器入水水溫。 額定積垢容許值, ffsp=0.000044 m2/W 冷凝器負載, q=843840W 額定冷凝器出水水溫, Twl=35.0 額定冷凝器入水水溫, Twe=29.4 管內表面積, Ai=51.1m2(因本範例為管內積垢 ) 飽和冷凝溫度,
17、ts=38.3 Ssp= ts-twl=38.3-35.0 =3.3 R=twl- twe=35.0-29.4 =5.6 ()()R5.6LMTD = 5.67ln 1 R / S ln 1 5.6 / 3.3=+ffsp=0.000044 spq 843840ILMTD = ff 0.000044 0.73A51. = aspzRTD Se1=其中:Rz1.13LMTD ILMTD=TDa=3.3-2.7 =0.6 經上述計算得知,以冷凝器之入水水溫提高 0.6來模擬 0.000044 m2/W的積垢容許值,則冷凝器之入水水溫須為 29.4 +0.6即 30.0。 7. 能力與效率試驗 7.
18、1 試驗注意事項 (1) 冰 (冷卻 )水供給裝置須能連續供應穩定之水量及水溫。 (2) 氣冷式機組之試驗站大小,應在不影響機組的性能下而保有足夠的空間。 (3) 受試機組依製造業者指定之方法安裝。 7.2 能力與效率之試驗方法 7.2.1 量測儀器配置:流量計及溫度計須有適當之安裝位置,如圖 1 所示。 7 CNS 12575, B 4072 圖 1 量測儀器配置 7.2.2 資料擷取方法:機組在第 6.1.4 節規定之額定電壓、額定頻率下,依表 2 之試驗條件達到穩定狀態後,熱平衡值亦符合第 8.1 節的允許誤差要求,以每次 5 分鐘以上的間隔連續測定 3 次。為使瞬時狀態的影響降至最低,
19、所有試驗資料應同步讀取。 7.2.3 能力計算方法:製冷能力、冷凝 器散熱能力與熱回收加熱能力之計算依測定值之平均值計算。 7.2.3.1 製冷能力:製冷能力依下式計算。 qe=Cpewmew(te1-te2) (4) 其中: qe:由蒸發器熱交換量計算之總製冷能力 (kW) kcal/h Cpew:冰水之比熱 (kJ/kg/K) kcal/kg ,由水性質表得之 mew:通過蒸發器之水量 (kg/s) kg/h ,經量測得之 te1:蒸發器之入水水溫 (),經量測得之 te2:蒸發器之出水水溫 (),經量測得之 7.2.3.2 水冷式冷凝器散熱能力:水冷式冷凝器散熱能力依下式計算。 qc=C
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