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从冷凝器端差的变化分析污垢热阻对冷水机组性能的影响
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风冷式冷水机组如何满足10~5℃冷水温度
09-11-21 &匿名提问 发布
1、冷凝温度对冷水机组性能的影响 冷水机组的运行效率受蒸发温度和冷凝温度的影响，蒸发温度一定时，冷凝温度越高，其运行效率越差。 逆卡诺循环的制冷系数为： (1) 式中： －为逆卡诺循环的制冷系数 －为制冷量，W； －为耗功率，W； －为蒸发温度，K； －为冷凝温度，K。 根据目前空调工况冷水机组的设计参数，假设逆卡诺循环的低温热源（蒸发）温度为 5.5℃ ，冷凝温度为 36.5℃ ，此时的制冷系数为8.99。表1显示了冷凝温度对逆卡诺循环制冷系数的影响，冷凝温度升高 1℃ ，则制冷系数降低2.94%～2.33%，且冷凝温度越低，影响越显著。 表1. 冷凝温度对逆卡诺循环制冷系数的影响 冷凝温度（℃） 36.5 37.5 38.5 39.5 40.5 41.5 42.5 制冷系数 8.99 8.71 8.44 8.20 7.96 7.74 7.53 相对冷凝温度为 36.5℃ 时制冷系数的降低百分数(%) 3.13 6.06 8.83 11.43 13.89 16.22 冷凝温度升高 1℃ 制冷系数降低百分数(%) 2.94 2.76 2.60 2.46 2.33 对图1所示的蒸气压缩理论制冷循环进行计算，制冷剂为R 134a ，根据目前空调工况冷水机组的设计参数，设蒸发温度为 5.5℃ ，冷凝温度为 36.5℃ ，进压缩机前的制冷剂蒸气过热度为 0℃ ，冷凝器出口制冷剂液体的过冷度为 0℃ ，取压缩过程的等熵绝热效率为0.9，此时的理论制冷系数为6.83，表2显示了冷凝温度对理论制冷循环制冷系数的影响，冷凝温度升高 1℃ ，则制冷系数降低2.93%～3.66%，且冷凝温度越低，影响越显著。 表2. 冷凝温度对理论制冷循环制冷系数的影响 冷凝温度（℃） 36.5 37.5 38.5 39.5 40.5 41.5 42.5 制冷系数 6.83 6.58 6.33 6.11 5.89 5.69 5.49 相对冷凝温度为 36.5℃ 时制冷系数降低百分数(%) 3.66 7.32 10.54 13.76 16.69 19.62 冷凝温度升高 1℃ 制冷系数降低百分数(%) 3.66 3.22 3.22 2.93 2.93 表3为麦克维尔（McQuay）PFS330.3型单螺杆冷水机组的性能指标。随冷却水进出水温度升高，冷水机组的COP下降，冷却水进出水温度升高 1℃ ，则COP降低3.24%～3.35%，且冷却水进出水温度越低，影响越显著。 表3 麦克维尔（McQuay）PFS330.3型单螺杆冷水机组性能指标 冷却水进出水温度 30 ～ 35 ℃ 32 ～ 37 ℃ 35 ～ 40 ℃ COP 5.52 5.15 4.65 冷凝温度升高 1℃ 制冷系数降低百分数(%) 3.35 3.24 注：制冷剂：HFC 134a ；冷冻水进出水温度： 12 ～ 7 ℃ 表4为特灵（TRANE）CVHG-780型离心式冷水机组的性能指标。随冷却水进出水温度升高，冷水机组的能耗系数（每制取1冷吨冷量所消耗的电功率）增加，冷却水进出水温度每升高 1℃ ，则能耗系数增加3.14%～3.46%。 表4 特灵（TRANE）RTHB 450L 型水冷螺杆冷水机组性能指标 冷却水进出水温度 25 ～ 30 ℃ 28 ～ 33 ℃ 30 ～ 35 ℃ 32 ～ 37 ℃ 35 ～ 40 ℃ 制冷量 ton 402 398 393 387 379 输入功率 KW 216 234 246 259 279 能耗系数 y(kW/ton) 0.537 0.588 0.626 0.669 0.736 冷却水进出水温度升高 1℃ 能耗系数升高 百分数(%) 3.14 3.23 3.46 3.33 注：制冷剂：HCFC22；冷冻水进出水温度： 12 ～ 7 ℃ 美国空调制冷学会 (ARI) 的 1997 指南 E(1997 GUILINE for Fouling Factors: A survey of their application in today ' s air conditioning and refrigeration industry Guideline E) 的第 4.3 条指出 ： 换热器水侧的污垢热阻对空调和制冷设备的性能有显著影响 ， 例如水冷式冷水机组满负荷运行时 ， 换热管管壁为清洁状态 ， 冷冻水的出水温度为 7 ℃ ， 冷却水的出冷水机组的温度为 35 ℃ ， 冷水机组的制冷剂的冷凝温度为 36 ℃ ， 蒸发温度为 6 ℃ ， 其能耗系数为 0.60kW/ton 。如果冷凝器和蒸发器水侧的污垢热阻均为4.4，则制冷剂的冷凝温度升高为 37℃ ，蒸发温度降低为 5℃ ，其能耗系数为0.65kW/ton，即运行费用增加了8.3%。实际的影响由于冷凝器和蒸发器换热管的形式不同可能会有些许不同。根据对制冷循环的性能计算可知蒸发温度降低 1℃ 使冷水机组性能降低的数值比冷凝温度升高 1℃ 使冷水机组性能降低的数值高10％。因此可以认为，冷凝温度升高 1℃ ，冷水机组效率约降低4％。 根据国家标准 GBJ19-87 （2001年版）（中国计划出版社2001年）《采暖通风与空气调节设计规范－条文说明》中第 7.2.3 条：冷凝温度越低，制冷系数越大，可减少压缩机的耗电。例如，当蒸发温度一定时，冷凝温度每增加 1℃ ，压缩机单位制冷量的功耗率约增加3％～4％ 综上所述，实际运行的水冷式冷水机组的冷凝温度每增加 1℃ ，压缩机单位制冷量的功耗率约增加4％。 2、污垢热阻对冷凝器换热的影响 冷却水温度升高会使冷水机组的冷凝温度升高。此外在冷却水温度不变时若冷凝器的换热条件恶化，同样会使冷水机组的冷凝温度升高，COP下降。 冷却水系统中由于补充水的水质和系统内的机械杂质等因素，尤其是开式冷却水系统与空气大量接触，造成水质不稳定，产生和积累大量水垢、污垢、微生物等，在冷凝器的换热管表面形成污垢，使冷凝器的传热恶化、效率降低，污垢一般为热的不良导体，其导热系数只有碳钢的十分之一，而与铜等热的良导体相比，导热率相差更大。且随着强化传热技术的广泛应用，污垢热阻对传热过程的影响更加明显。在能源价格不断上涨的情况下，各种强化传热措施被普遍采用来增大传热系数的同时，污垢对换热器的影响也更加显著了。 水冷式冷水机组实际运行时可直接观察到的是制冷剂的冷凝温度与冷却水出口温度之差，即冷凝器端差。 对水冷式冷凝器: (2) 式中： ：为冷凝器的放热量， kW ：为冷却水的比热， kJ/kg. ℃ ：为冷却水的流量， kg/s ：为冷却水的进出口温差，℃ 由上式可以看出，在机组满负荷运行时，冷凝器的放热量可近似不变，冷却水的进出口温差即可近似不变。考虑到冷凝器的换热过程中，压缩机的排气从过热蒸气被冷却到饱和温度段，温差较大，但换热系数较低，将此段的换热过程近似于冷凝换热段，即制冷剂的在冷凝器内的温度均近似为冷凝温度。由于冷却水的比热为定值，冷却水的平均温度可以表示为冷却水的出口温度减去冷却水的进出口温差的一半： 由上式可以看出，在机组满负荷运行时，冷凝器的放热量可近似不变，冷却水的进出口温差即可近似不变。考虑到冷凝器的换热过程中，压缩机的排气从过热蒸气被冷却到饱和温度段，温差较大，但换热系数较低，将此段的换热过程近似于冷凝换热段，即制冷剂的在冷凝器内的温度均近似为冷凝温度。由于冷却水的比热为定值，冷却水的平均温度可以表示为冷却水的出口温度减去冷却水的进出口温差的一半： (3) 式中： ：为冷却水的平均温度，℃ ：为冷却水的出口温度，℃ 冷凝器的换热温差即为制冷剂的冷凝温度与冷却水的平均温度之差： (4) 式中： ：为冷凝器的对数平均温差，℃ ：为制冷剂的冷凝温度，℃ ：为冷凝器的端差，即制冷剂的冷凝温度与冷却水出口温度之差，℃ 因此机组满负荷运行时，冷凝器的对数平均温差的变化量等于冷凝器端差的变化量。 当换热器的表面有污垢形成后，换热器的总传热热阻增大，导致了对数平均传热温差增加，即冷凝温度升高。假设冷凝器的冷却水进出水温差为 5℃ ，冷凝器端差为 1℃ ，即传热温差为 3.5℃ ，图2显示了在的传热系数 不同的时污垢热阻对端差的影响， 越大，污垢热阻对端差的影响越显著。图3显示了在不同的 时污垢热阻对传热温差的影响， 越大，污垢热阻对传热温差的影响越显著。 此外，负荷率对冷凝器的端差也有影响，机组满负荷运行时，冷凝器的放热量也达到满负荷，冷凝器清洁状态时有下式 (5) 式中： ：机组满负荷运行时冷凝器的放热量， W ：机组满负荷运行及冷凝器清洁状态时的总传热系数， W/m 2. ℃ F ：冷凝器的换热面积， m 2 ： 机组满负荷运行及冷凝器清洁状态时的传热温差，℃ 实际运行时，有下式： (6) 式中： ：机组实际运行工况时冷凝器的放热量， W ：机组满实际运行工况时的总传热系数， W/m 2. ℃ ： 机组实际运行工况时的传热温差，℃ 由式（5）和（6）得： （7） 由式（2）得： （8） 经推导得： （9） 由（9）式可知冷凝器端差与负荷率成正比，即负荷率越低，冷凝器端差越小。 因此在冷水机组的实际运行过程中应密切注视冷凝器端差的变化，及时采取相应措施，使冷水机组保持较高的运行效率。 3、污垢的应对措施 目前针对冷水机组冷凝器冷却水侧的污垢所采取的应对措施有化学水处理法和橡胶海绵球清洗法 3.1 化学水处理法 传统的化学水处理法是加入3种不同作用的水处理药剂:缓蚀剂、阻垢剂及杀菌灭藻剂。缓蚀剂可在金属表面形成皮膜,防止腐蚀;阻垢剂作用于形成垢的成分碳酸钙等的结晶体,使其扭曲、错位、变形,以此来妨碍垢的生长;杀菌灭藻剂对藻类和细菌有抑制作用,防止其繁殖。理论上化学水处理法可以达到较好的效果，前提是有效的水质稳定剂、专业的操作和管理人员，但定期排污,对环境有一定的污染。由于以上特点，化学水处理的成本较高，而在中央空调界的现实是甲方管理人员由于所学专业原因无法判断和检测水处理公司服务的质量水平，竞争时大部分是看价格，致使该行业不能得到合理的利润回报，行业人才流失严重，服务质量与理论相差甚远。所以目前大部分空调冷却水系统即使采取了化学水处理方法，同时还要每年冬季停机保养时采用毛刷捅炮清洗冷凝器 3.2橡胶海绵球清洗法 是一套全面性利用流体、水力机械以及微电脑等多种技术来达到最简单的清洗解决方案，在冷水机组冷凝器冷却水的进出管安装发球机和收球机，用特殊配方和结构的橡胶海绵球按一定的循环流成程序，在水力的作用下通过冷凝器换热管擦去管壁上一点一滴的沉积物，由于循环过程是不停车在线、自动的，时间间隔短，沉积物在形成初期就被擦掉，使管壁永保洁净，始终保持冷凝器的换热效率处于最高值。克服由于污垢的产生而引起冷水主机制冷效率下降，从而降低能耗，节省能源。消除冷凝器列管腐蚀根源，延长列管使用寿命，减少维护费用和化学药剂的使用，减少冷却水浓水的排放量，降低环境污染。这是目前为止使冷凝器列管始终保持在清洁状态的最为有效的方法。 4、结论 综上所述仅用 传统的化学水处理法只能解决中央空调冷却循环水系统的部分问题，再加上橡胶海绵球清洗法才能从根本上解决冷水机组长期保持高效运行的问题。 在国外先进技术的基础上，我们最终生产出了最高效最节省费用的自动在线清洗系统---FTC在线清洗系统。其基本原理就是，借助水流的作用，将湿态直径大于冷却管内径的清洁球通过冷却管,对冷却管持续不断地进行清洗，始终保持冷却管处于洁净状态。降低压缩机的负荷，使设备高效地运行，从而达到节能的目的。本系统可在机组不用停机、不减负荷的条件下,在线清洗冷却管内污垢及杂质,提高冷凝器管道的清洁度。并始终保持高的传热效率,提高空调机组的制冷效率,保障机组安全的运行。 产品特点： 1）结构紧凑:产品采用独特的结构设计，有效地防止了冷却水供回水的混合。采用模数化框架设计技术,每个功能段的外形尺寸按一定的模数组成,结构紧凑。 2) 安全可靠:每台设备都经过严格的质检和测试,保证其质量达到设计要求.关键零部件均采用世界一流的名牌产品,如瑞士BELIMO,日本EBARA,德国SIEMENS。性能优越,安全可靠。 3）操作简便:电控系统采用智能化控制技术,使系统能通过控制阀精确地控制小球的清洗循环。提供自动和手动两种操作模式，采用触摸屏进行操作，人性化的设计给操作人员提供了极大的方便。 4)清洗效果好: 一般情况下,可节省15%--30%的电耗,能够在线进行自动清洗, 可省去代价高昂的设备停机清洗费用,是空调主机始终保持高的热转换效率,有效解决了传统中央空调因结垢而导致的热转换率低下的难题,最大限度地减少空调系统能源浪费,实现高效节能。并且还可大大节约劳动力,起到人工清洗无法完成的效果,使设备管道避免腐蚀,延长设备使用寿命。 5）投资回收周期短:系统能对多台冷水机组同时进行在线清洗，提高清洗效率，节约投资成本，投资回收周期自然缩短。 6)环保效果好:使用特制的小球进行物理清洗,将清洗的污垢集中到排污装置中定期排放,不会对周围的环境带来任何危害。 7）使用范围广：适合所有水冷冷水机组、发电厂及所有使用管壳式热交换器的冷却系统。 五、 清洗效果 1）有效降低使用成本 设备安装后，去除污垢，保持冷凝器时刻处于洁净状态，提高冷凝器的热交换效率，降低压缩机的负荷，降低耗电量。使设备高效地运行。 2）保护设备，延长使用寿命 不必再使用机械或化学方法进行清洗，延长了设备的维修周期和使用寿命，避免高压运行，超压停机现象，提高了设备的MTBF（平均故障维修时间）值。并且不会对环境造成任何危害。 3）大量节约维修费用，减少事故发生 未经清洗的中央空调，会出现设备管路堵塞、结垢、超压停机设置发生故障。如：运行系统因腐蚀泄露，产生溶液污染，则需要维修主机，更换热装置和溶液，一般维修费用极其昂贵，安装本系统后，既可减少维修费用，又可延长设备使用寿命，为业主减少几十万甚至几百万的损失。 六、 效益分析 使用FTC节能清洗系统的优势不可胜数，和能够节省巨大运行费用的喜悦相比，安装该系统的初始投资显得微乎其微，实际上，安装费用可以包含在整个清洗机节省的电费和日常维护开支中。在某些情况下，使用不到一年即可收回投资。使用FTC后的15年内，无需每年花2—3万元左右人民币用于所谓人工“化学清洗”来损害自己的中央空调主机；100%达到城市环保的要求。 我们承诺：使用FTC后，保证省电10%起，有的最高可达到40%。安装使用FTC后，其投资成本在空调累计运转使用的一年内即可全部收回，其后的十几年内年年都以其投资成本额获得收益。其依据如下： A、您的中央空调冷凝器如果是处于无任何水垢、污垢的清洁状态下，开机5000个小时其正常耗电范围如下：以1000冷吨为例， 1000冷吨×0.8KW/每冷吨耗电×80%主机负荷×开机5000小时×0.8元人民币/每度电费=2'560'000元人民币 B、美国制冷研究机构Philip Kotz证明：当您的中央空调冷凝器用化学人工清洗干净后，只要开机使用200小时后，其冷凝管壁就会产生结晶体与水垢。随着使用时间的推移，其结垢越厚，换热效率越低；制冷量的下降，导致压缩机加大运转功率，损耗更多的电能。科学证明：冷凝管中如果有0.3毫米厚的薄膜层水垢，则多耗电10%；0.6毫米厚的水垢则多耗电20%；0.9毫米厚的水垢则多耗电31%。 如果您的中央空调的水垢、污垢厚度在0.3毫米时，则多耗电10%。 2'560'000元×10% = 256'000元人民币 (开机5000小时的多耗费用) 如果您的中央空调的水垢、污垢厚度在0.6毫米时，则多耗电20%。 2'560'000元×20% = 512'000元人民币 (开机5000小时的多耗费用) 如果您的中央空调的水垢、污垢厚度在0.9毫米时，则多耗电31%。 2'560'000元×31% = 793'600元人民币 (开机5000小时的多耗费用) 建议业主：使用FTC产品是一项短期小投资，长期大回报的项目。FTC能完全担任起中央空调的保护神，在为您取得巨大的节能效益的同时彻底解决了中央空调污染排放问题。
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历史上的今天
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1.冷水机组的分类及优、缺点
冷水机组的分类：
按压缩机形式分
活塞式 螺杆式 离心式
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HCTCS水冷冷水机组管壳式冷凝器胶球自动在线清洗装置
起批量（套）
￥10000/套
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最低订购量：
建议零售价：
50000元/套
86-9809 联系我时请说是从盖德化工网上看到的
本产品由南昌笑砜环境技术有限公司提供，请致电了解详情。
会员等级： 普通会员
实名备案： 已实名备案
经济性质： 私营有限责任公司
经营模式： 生产商,
联系电话： 86-9809
手机号码：
所在地区： 江西南昌
联系地址： 青山湖区青山湖大道
产品详细说明
加工定制：
HCTCS水冷冷水机组管壳式冷凝器胶球自动在线清洗装置产品概述：
冷水机组的制冷原理是压缩机从蒸发器吸入低压低温的制冷剂蒸汽，经压缩机绝热压缩称为高压过热蒸汽，再压入冷凝器中定压冷却，并向冷却介质放出热量，然后冷却为过冷液态制冷剂，液态制冷剂经膨胀阀绝热节流称为低压液态制冷剂，在蒸发器内蒸发吸收空调循环水中的热量，从而冷却空调循环水达到制冷的目的，然后又重新被吸入压缩机，如此循环工作。
冷凝器管内壁的积累大量水垢、污垢、生物污泥，使冷凝器的传热效率降低。冷凝器管污垢的传统处理方法是化学水处理和周期人工机械捅刷，然而化学水处理并不能彻底解决污垢，粘泥沉积，菌藻、锈蚀物的产生，所以需辅助定期的机械捅刷。传统处理方法耗时耗力，如今HCTCS水冷冷水机组管壳式冷凝器胶球自动在线清洗装置取代定期机械捅刷，使冷凝器管始终处于洁净状态。
在线清洗装置的工作原理：
水冷冷水机组管壳式冷凝器胶球自动在线清洗装置采用100%纯物理方法，利用系统自带水泵加压，将清洗胶球从注球器发送到冷凝器中，依靠水流产生的冲刷力和胶球与换热管内壁产生的摩擦力擦洗掉换热管内壁的水垢、污垢以及微生物膜。在冷却水出口端通过回球器利用水流力学原理将球回收至注球器，从而完成一次清洗循环。可设置清洗频率或时间，以及随空调主机的开启自动运行功能，实现全自动在线清洗。始终保持冷凝管内壁洁净，从而提高了冷凝器的热交换效率，降低能耗，提高能效，节省能源。
设备的组成：
设备主要部件：发球室器、收球器（即捕球器）、球体分离器、PES智能可编程控制器等组合而成的成套设备系统。
1. 发球室器：利用系统自带水泵加压，将小球从发球器注入冷却水管，发球器带有可视窗口，可观察球体状态。
2. 收球器：利用水流力学原理，将小球收回到球体分离器。
3. 球体分离器：利用水流力学原理，使小球返回发到发球器。
4. 智能可编程控制柜：该系统利用程序控制整个清洗过程，真正实现的全自动控制，无需人工操作，有必要时可以人工操作。
设备特点：
1. 简单耐用的物理方式在线自动清洗系统。
2. 国内先进集成光机电一体化技术，效能显著。
3. 全自动：微电脑控制整个XFLN系统自动运行，无需人员介入。
4. 无需停机：空调主机正常运转，系统适时在线清洗。
5. 性能稳定可靠，保养简单；产品使用寿命15年以上。
6. 安装简易：系统安装方便，无需改变现有的管道和设计。
7. 保持热交换器的制冷量处于设计要求。
8. 减少中央空调的保养维护，无需人工化学清洗。
9. 防止中央空调压缩机超负荷的磨损，保证设备使用寿命。
南昌笑砜环境技术有限公司 致力于环保水处理设备的推广与服务，产品涵盖工业及民用循环水处理、给水处理 、 景观水处理 、 泳池水处理、锅炉给水处理 、 中水回用处理 、 污水处理等各个环节。 长期以来，公司 联合国内知名机械厂、科研机构以及环保业内 30 多年的资深技术专家携手合作，共同研发生产了三十多类，一百多项不同规格的水环保设备。 系列产品如下：电子水处理器 、 过滤型射频水处理器、全程水处理器 、 循环水旁流处理器、离子棒水处理器、全频道智能感应式水处理器、内磁水处理器、 全自动定压补水装置 、真空脱气机 、 分集水器（缸）、冷凝器胶球自动在线清洗装置、全自动软水器、水箱自洁消毒器、动态离子群水处理机组、全自动物化水处理系统（即PCC水质处理器）、归丽晶水处理器、全自动加药装置、旋流除砂器、自动排污洗过滤器、全自动反冲洗过滤器、自清洗过滤器、手摇刷式过滤器、电动刷式过滤器、差压式全自动过滤机、自洁式排气过滤器、叠片式过滤器、除污器、篮式过滤器、精密过滤器、石英砂过滤器、 活性碳 过滤器、盘式过滤器、辅助电加热器、风道式辅助电加热器、 板式换热器 、容积式换热器、过滤砂缸、毛发聚集器、紫外线杀菌器、铜银离子杀菌器、景观水处理设备、 压差旁通阀、自力式压差阀、比例积分调节阀、电动二通阀、电动温控阀、电磁阀、温控器等。
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工作原理&&
&&&& 离子团通过电场的作用下，释放出来的多种离子进入循环水系统中进行处理，释放出来的离子成分由于水合反应都是以单量体或者重合体的阴离子和阳离子存在，与水中的带电离子发生置换反应。释放的Na+置换下来的Ca2+、Mg2+沉淀物与释放的Al 3+ 絮凝成巨大重合体沉淀后自动排出；释放的Ag+具有控制微生物的功效；释放的硅、硼离子在管壁内形成保护膜，抑制了管道的腐蚀等等。
设备特点与功效
l 去除Ca2+，Mg2+，具有水质软化功能。
l 换热高效，节能环保。
l 在线动态处理水质、智能排污。
l 杀菌灭藻，防垢除垢，缓腐蚀。
&&&&& 各种工业和民用冷却、冷冻循环水，景观水，游泳水，热交换系统等。
电源： 220V&50HZ
水温 & 97&C
水质硬度 & 900mg ／ L
压损 & 0.016Mpa
过滤精度： 1.0 ～ 5.0mm
压差范围： 30 ～ 350KPa
防垢、除垢率 & 98 ％
杀菌灭藻率 & 99 ％
腐蚀率 & 0.005mm/a
离子置换率 & 99%
灭军团率： 100%
防锈 & 98%
溶缩倍数： 6 ～ 8 倍
设备承压& 1.6mpa
电导率& 200us/cm
流速 1 ～ 25m/s
水头损失： 0.15 ～ 1.0m
色度& 80-100
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