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          逆流式冷卻塔

          山東凱翔傳熱:大型鍛造公司PAG淬火液冷卻閉式冷卻塔選型計算過程

          時間:2021-05-25
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          工況要求:
           1、基礎參數 PAG介質槽用途 主要用于42CrMo材料鍛件淬火 槽體使用尺寸 5000mm×2200mm×3400mm PAG成分 聚烷撐二醇聚合物 PAG濃度 12% 淬火前工件溫度 845℃ 淬火前槽液溫度要求 20℃~35℃(30℃-35℃即可) 淬火工件板次 兩板次,每板淬火時間15min,兩板間隔15min 工件淬火時間 15min。第一板淬火浸入時間為15min,在第二板工件入槽前,仍要求槽 液溫度控制在20℃~35℃。 單板重量 12件+裝料板共計2000kg。 熱量計算過程 一、熱量來源 1.工件42Crmo為含碳量為0.42%的合金鋼,淬火液(PAG)溫度升高的熱量來源是工件加熱后所釋放出來的熱量。
          2.工件42Crmo的比熱為C=0.167 kcal/kg·℃。在900℃時熱容為cΔt=0.167 kcal/kg·℃×900℃=150 kcal /kg。即 1kg42Crmo在900℃時的熱量是150kcal,也可以認為1kg42Crmo在900℃時可以釋放的熱量是150kcal。
          3. 42Crmo工件總質量為2000kg。
          4.總熱量為Q總=c·m·Δt=0.167kcal/kg·℃×2000kg×900℃=300000kcal。
          二、時間
          1.第一板淬火時間為15min,即第一板工件淬火浸入時間為15min后出淬火槽。 第一板工件入淬火槽15min要把845℃的42Crmo工件溫度降至40-50℃,淬火槽中的淬火液要在15min內吸收2000kg工件釋 放的熱量。
          2.第一板工件出淬火槽后間隔15min為淬火槽迅速冷卻時間。
          3.第一板淬火工件浸入時間和間隔15min后第二板工件入淬火槽,相當于15min+15min=30min時間為第一板入淬火槽后淬火 液冷卻時間。
          三、淬火液(PAG)溫度 淬火槽容積V=長×寬×高=5m×2.2m×3.4m=37.4m³ 考慮到如果滿液后淬火工件入淬火槽會溢出,實際淬火槽中的淬火液V≈36m³。 PAG成分為聚烷撐二醇聚合物,濃度為12%,可以按水的吸熱能力計算: C水=1kcal/kg·℃。假設36m³的淬火液把第一板的2000kg42Crmo工件熱量在30min內全部吸收,在不進行淬火液冷卻的情 況下,淬火槽的溫度要升高的溫度Δt如下: C水 ·m 1kcal/kg·℃ ×36000kg 假設第一板工件浸入淬火液時的溫度在20℃時,淬完第一板后淬火液溫度為20℃+8.3℃=28.3℃<35℃,可以不用對淬火液 進行冷卻就可以進行第二板工件淬火。 第一板工件淬火前淬火液溫度在多少度時,第二板入淬火槽時需開啟冷卻裝置對淬火液進行冷卻: 35℃-8.3℃=26.7℃≈27℃。即第一板淬火前淬火溫度≥27℃時要開啟冷卻裝置進行循環冷卻。 在濕球溫度28℃和夏季酷熱溫度時,閉式冷卻系統散熱溫度可控制在32℃,不能低于32℃,如果低于32℃那就需要用壓縮機 來輔助制冷。所以設計該項目時淬火前槽液溫度要求32-35℃設計。在能滿足32℃-35℃條件下,其它季節(春秋冬)就可以 少開或不開冷卻系統。其可以通過溫控裝置設置來控制閉式冷卻系統的運行。 另注:通常碳鋼淬火溫度控制在20-45℃區間為較合理經驗值區間。
          四、閉式冷卻塔選型依據 閉式冷卻塔選型其中一項是按每小時散熱能力衡量,30min(0.5小時)要散熱300000kcal的熱量,相當于 300000÷0.5=600000kcal的換熱能力的閉式冷卻。 1kw=860kcal 600000÷860=698kw 閉式冷卻塔冷卻能力要>698kw,山東凱翔傳熱科技有限公司的閉式冷卻塔冷卻能力為726kw>698kw,故選型為 KCN-800。 閉式冷卻塔的冷卻余量
          一、698kw的發熱量為理論最大發熱量,實際發熱量是要小于698kw的。具體有以下幾個方面: 1. 42Crmo工件從845℃淬火后工件溫度不是降到0℃,而是在40-50℃的區間上,以50℃時,此時工件含熱量: Q1= c·m·Δt=0.167kcal/ kg·℃×2000kg×50℃=16700kcal,即約為20kw.
          二、 42Crmo工件在845℃時,熱容=0.167kcal/ kg·℃×845=141kcal/kg 與900℃時150kcal/kg熱量相差: Q2=(150-141)kcal/kg·2000kg≈20000kcal,即約為23kw。 Q1+ Q2=20kw+23kw=43kw 726kw÷(698kw-43kw)≈1.11,即有11%的富余量。
           三、假設第二板淬火液溫度控制在33℃時,33℃-32℃=1℃的熱量要被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、假設第二板淬火前淬火液溫度控制在34℃時,34℃-32℃=2℃的熱量要被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、假設第二板淬火前淬火液溫度控制在35℃時,35℃-32℃=3℃的熱量要被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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