王珍
摘要：探讨了矿并冻结制冷系统节约用水、用电的关系及冷却水温度的变化对制冷量和压缩机耗功的影响。
关键词：冻结制冷系统；节水；节电；压缩机
中图分类号：TD214；TM92文献标识码：B文章编号：1004一7948（2005）11—0046—02
1引言
能源是经济建设的基础，是我国四化建设的重要问题，亦是当今世界性的迫切问题。解决能源的方针是开发和节约并重。对于使用部门来说，主要的任务是如何千方百计地节约能源，降低成本，提高经济效益，使企业在市场竞争中立于不败之地。
冻结法凿井施工在煤炭建井、江河桥墩、地铁等施工中应用很广，都是暂时或永久性加固不稳定地层、隔绝地下水的特殊施工。
冻结制冷行业都知道，冻结制冷主要是三大循环，即水吸收氨的热量“水循环”；氨吸收盐水的热量“氨循环”；盐水吸收冻结井筒大地的热量“盐水循环”，从三大循环当中不难看出，全部热负荷均被水吸收带走，所以冷却循环水水温的高低、用水量的大小，是节约能源和水源的关键。
2工作温度的变化对制冷系统、冷量和压缩功的影响
2.1冷却水温度变化造成冷凝温度对制冷量与压缩机耗功的影响（见图1）
假定蒸发温度te为定值，冷凝温度tc升至t′c时，冷量、功率循环由1、2、3、4、1变成1、2′、5′、6、1，从图1中可以看出：
(1)单位制冷量q0减少到q′0，由于比容。没有改变，因而单位容积制冷量和总制冷量都降低了；
(2)压缩机的单位压缩功At增加至A′t。
由此可得出结论：当蒸发温度te不变，而冷凝温度tc升高时（也就是冷却水温度升高所造成冷凝温度升高），制冷系统的制冷量下降，功率消耗上升，因而制冷系数降低。反之，蒸发温度te不变，而冷凝温度下降时，制冷系统的制冷量上升，功率消耗下降，因而制冷系数提高。根据以上分析，我们可以知道：为了提高制冷系统的经济性，在运行时要尽量制不使冷凝温度升高，要想使冷凝温度降低，必然方设法使冷却水温度降低，一台制冷压缩机的制量和压缩机消耗的功率是随着蒸发温度te和冷温度tc的改变而改变的。因此离开工作温度的：件，只讲制冷机制冷量多少和功率多大是没有意的。
图1制冷量功率循环示意图
te一氨的蒸发温度；tc一理想中的冷凝温度；t′c一假设中的冷凝温度；Pc一理想中的冷凝压力；P′c一假设中的冷凝压力；q0一理想中的氨压缩机单位实际制冷量；q′0—假设中的氨压缩机单位实际制冷量；At一理想中的氨压缩机单位实际制冷量；A′t一假设中的氨压缩机单位实际制冷量；1、2、3、4、1一理想中的冷量、功率循环线；1、2′、5′、6、1—假设中的冷量、功率循环线。
2.2计算实例
要准确地说明一台压缩机的制冷量大小，消耗功率大小，必须同时指明工作温度条件。
以下通过串级压缩制冷压缩机，电动机功率的计算实例来说明冷却水温度高低对制冷机消耗功率的影响。
例1：基本参数
氨的蒸发温度tel=35℃时，蒸发压力Pcl=0.9504kg/cm2；盐水温度tc1=－30℃；
冷却水温度tc1=22℃时，冷凝温度tc1=30℃；冷凝压力Pc1＝11.895kg/cm2。
例2：基本参数
氨的蒸发温度te2＝－35℃时，蒸发压力Pc2=0.9504kg/cm2；盐水温度tc2=－30℃；
冷却水温度tc2＝27℃时，冷凝温度tc2=35℃；冷凝压力P′c2=11．895kg/cm2。
例1、例2都是使8AS一17型压缩机作低压机，使用8AS一12.5型压缩机作高压机按3:2配组，仅在水温不同的情况下，依据（建井工程手册）第四卷中“串联双机压缩制冷时压缩机和电动机的功率计算公式”，计算两种冷却水温下的功率。
冷却水温22℃时和27℃时的电动机的耗功的数据之差为：
低压机的电动机功率差：75.5－72.07=3.43kW
高压机的电动机功率差：98.11－82.55=15.56kW
水温之差为：27－22=5℃
从中可以看出每降低1℃水温，可节约有功功率为：
一台低压机节电：3.43/5=0.686kW
一台高低机节电：15.56/5=3.112kW
经过以上计算分析，我们在某矿主井冻结制冷中投入10多万元购置了GBN场系列工业型逆流式玻璃钢冷却塔4台套，冷却器循环水平均降低30℃，在497天冻结机运行工期时间内8AS-12.5型机运行T49824台／h，8AS-17型机运行了648961台／h。冷却塔在497天内自身耗电量为238560kWh03节约能源
(1)投入冷却塔后节约电量
节电量=1台低压机小时节电x降低水温×运行台时＋1台高压机小时节电×降低水温×运行台时－冷却塔自身耗电量=0.686×3×49824+3.112×3×64961－238560=470453kWh
电价按0.60元／kWh计算，为企业节省电费支出：470453×0.6=282271.8元
(2)投入冷却塔设备后可节约水源
该矿主井根据水文及地质资料，设计冷凝器进水温度23℃，回水温度27℃。新鲜水源井温度＋19℃，井筒需冷量168.5万kcal/h。
当未采用冷却塔处理循环降温时，循环水池补充新鲜水量：
采用冷却塔处理冷凝器回水使回水降温3℃时循环水池补充新鲜水量：
从补充AT鲜水的计算式中可以看出，采用冷却塔处理冷凝器回水后，节约新鲜水为：273.8－109.5=164.3m3/h。由于井筒需冷量随着冻结期时间的增长而减少，所以就形成了各期的用水量也不同，通过实际计算和统计：用水系数为40％，在497天冻结运转期内实际补充新鲜水为：如不采用冷却塔，需补充新鲜水273.8×497×24×0.4=1306355m3。采用冷却塔处理冷凝器回水后，冷却水降低3℃，需补充新鲜水109.5×497×24×0.4=522446m3。
节约新鲜地下水＝1306355－522446=783909m3。水价按0.8元／m3计算：为企业节约水费783909×0.8＝627127.2元。
该矿井投资10多万元的新设备在497天的时间内，为企业节约水、电费共282271.80+627127.2＝90.9399万元。
通过这种方式节约能源，不仅节约了水电费的支出，更重要的是提高了企业的综合效益。