江苏华塔：为一大型锻造公司PAG淬火液冷却闭式冷却塔选型计算过程热量计算过程和设备选型依据

日期：2016-09-17            来源：江苏华塔冷却技术有限公司            人气：

工况要求：

热量计算过程

一、热量来源

1.工件42Crmo为含碳量为0.42%的合金钢，淬火液（PAG）温度升高的热量来源是工件加热后所释放出来的热量。

2.工件42Crmo的比热为C=0.167 kcal/kg·℃。在900℃时热容为cΔt=0.167 kcal/kg·℃×900℃=150 kcal /kg。即1kg42Crmo在900℃时的热量是150kcal，也可以认为1kg42Crmo在900℃时可以释放的热量是150kcal。

3. 42Crmo工件总质量为2000kg。

4.总热量为Q总=c·m·Δt=0.167kcal/kg·℃×2000kg×900℃=300000kcal。

二、时间

1.第一板淬火时间为15min，即第一板工件淬火浸入时间为15min后出淬火槽。

第一板工件入淬火槽15min要把845℃的42Crmo工件温度降至40-50℃，淬火槽中的淬火液要在15min内吸收2000kg工件释放的热量。

2.第一板工件出淬火槽后间隔15min为淬火槽迅速冷却时间。

3.第一板淬火工件浸入时间和间隔15min后第二板工件入淬火槽，相当于15min+15min=30min时间为第一板入淬火槽后淬火液冷却时间。

三、淬火液（PAG）温度

淬火槽容积V=长×宽×高=5m×2.2m×3.4m=37.4m³

考虑到如果满液后淬火工件入淬火槽会溢出，实际淬火槽中的淬火液V≈36m³。

PAG成分为聚烷撑二醇聚合物，浓度为12%，可以按水的吸热能力计算：

C水=1kcal/kg·℃。假设36m³的淬火液把第一板的2000kg42Crmo工件热量在30min内全部吸收，在不进行淬火液冷却的情况下，淬火槽的温度要升高的温度Δt如下：

        C水 ·m          1kcal/kg·℃ ×36000kg

假设第一板工件浸入淬火液时的温度在20℃时，淬完第一板后淬火液温度为20℃+8.3℃=28.3℃＜35℃，可以不用对淬火液进行冷却就可以进行第二板工件淬火。

第一板工件淬火前淬火液温度在多少度时，第二板入淬火槽时需开启冷却装置对淬火液进行冷却：35℃-8.3℃=26.7℃≈27℃。即第一板淬火前淬火温度≥27℃时要开启冷却装置进行循环冷却。

在湿球温度28℃和夏季酷热温度时，闭式冷却系统散热温度可控制在32℃，不能低于32℃，如果低于32℃那就需要用压缩机来辅助制冷。所以设计该项目时淬火前槽液温度要求32-35℃设计。在能满足32℃-35℃条件下，其它季节（春秋冬）就可以少开或不开冷却系统。其可以通过温控装置设置来控制闭式冷却系统的运行。

另注：通常碳钢淬火温度控制在20-45℃区间为较合理经验值区间。

四、闭式冷却塔选型依据

闭式冷却塔选型其中一项是按每小时散热能力衡量，30min（0.5小时）要散热300000kcal的热量，相当于300000÷0.5=600000kcal的换热能力的闭式冷却。

1kw=860kcal

600000÷860=698kw

闭式冷却塔冷却能力要＞698kw，江苏华塔冷却技术有限公司的闭式冷却塔HBY-22E冷却能力为726kw＞698kw，故选型为HBY-22E。

闭式冷却塔的冷却余量

一、698kw的发热量为理论最大发热量，实际发热量是要小于698kw的。具体有以下几个方面：

1. 42Crmo工件从845℃淬火后工件温度不是降到0℃，而是在40-50℃的区间上，以50℃时，此时工件含热量：

Q1= c·m·Δt=0.167kcal/ kg·℃×2000kg×50℃=16700kcal,即约为20kw.

二、 42Crmo工件在845℃时，热容=0.167kcal/ kg·℃×845=141kcal/kg

与900℃时150kcal/kg热量相差：

Q2=（150-141）kcal/kg·2000kg≈20000kcal，即约为23kw。

Q1+ Q2=20kw+23kw=43kw

726kw÷（698kw-43kw）≈1.11，即有11%的富余量。

三、假设第二板淬火液温度控制在33℃时，33℃-32℃=1℃的热量要被36m³的淬火液吸收，那么：

Q3=cmΔt=1 kcal/ kg·℃×36000kg×1℃=36000kcal，即（÷860）≈42kw。

Q1+ Q2+ Q3=85kw

726kw÷（698kw-85kw）≈1.18，即有18%的富余量。

四、假设第二板淬火前淬火液温度控制在34℃时，34℃-32℃=2℃的热量要被36m³的淬火液吸收，那么：

Q4=cmΔt=1 kcal/ kg·℃×36000kg×2℃=72000kcal，即（÷860）≈84kw。

Q1+ Q2+ Q4=127kw

726kw÷（698kw-127kw）≈1.27，即有27%的富余量。

五、假设第二板淬火前淬火液温度控制在35℃时，35℃-32℃=3℃的热量要被36m³的淬火液吸收，那么：

Q5=cmΔt=1 kcal/ kg·℃×36000kg×3℃=108000kcal，即（÷860）≈126kw。

Q1+ Q2+ Q5=169kw

726kw÷（698kw-169kw）≈1.37，即有37%的富余量。

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