Январь 22 2020

Что такое чиллер? Всё о чиллерах

Чиллер — это центральная холодильная машина в системе чиллер-фанкойл, но он может работать и не включенный в систему, а как отдельный компонент, используемый для охлаждения жидкости разного типа, поэтому такой тип машин еще называют охладителями жидкости, НО чиллер может быть использован и для нагревания жидкости, если в нем установлена функция теплового насоса. Чиллер используют в промышленном охлаждении: на пивоварнях, ледовых аренах, молокозаводах, маслозаводах, для охлаждения реакторов, при производстве экструзионной линии, термопластавтоматов и прочее. 

чиллер

План

  1. Компоненты чиллера
  2. Принцип работы чиллера
  3. Виды охладителей жидкости
  4. Основы расчета чиллера
  5. Подбор чиллера
  6. Наиболее известные бренды чиллеров

 

Компоненты чиллера

Одним из наиболее важных компонентов чиллера есть компрессор. Компрессоры могут быть спиральными, винтовыми или поршневыми. Последним временем более популярный тип компрессоров, которые используют в охладительных машинах – спиральные. Рассмотрим на конкретных примерах.

На рис. 1 изображен чиллер с поршневыми компрессорами:

чиллер с поршневыми компрессорами

Рис.1. Чиллер с поршневым компрессором/ поршневой компрессор

Следующий тип компрессора – спиральный. Пример можно увидеть на Рис.2.

чиллер со спиральными компрессорами

Рис. 2. Чиллер со спиральными компрессорами/ спиральные компрессоры

Последний тип – винтовые компрессоры на изображении ниже.

чиллер с винтовыми компрессорами

Рис. 3. Чиллер с винтовым компрессором/ винтовой компрессор

Компрессор впитывает пары хладагента и поддерживает низкое давление, то есть температуру кипения в испарителе целиком, поскольку температура кипения воды должна быть выше температуры кипения хладагента. Для того, чтоб отвести тепло от хладагента, имеющего температуру более низкую, чем температура окружающей среды, пар и сжимается в компрессоре до высокого давления и градуса. Пар хладагента высокого давления нагнетается компрессором в конденсатор.

Конденсатор или воздушный теплообменник являет собой систему трубок, по которым циркулирует хладагент. Трубки чаще всего сделаны из меди, но все чаще производители отдают предпочтение алюминию.  На видео ниже Вы можете увидеть пример не только основного конденсатора, но и дополнительного (конденсатора фрикулинга).

 

Циркуляция воздуха в конденсаторе происходит через посредство вентиляторов.

Вентиляторы указаны синей стрелкой на Рис. 4.

вентиляторы

Рис. 4. Вентиляторы

 

Жидкий хладагент из конденсатора дросселирует в терморегулирующем вентиле, предварительно пройдя через фильтр осушитель, который очищает мелкие частицы и влагу из хладагента.

Для управления системой в чиллер устроен контроллер или так называемый пульт управления, количество функций которого может отличатся в зависимости от конкретной модели.

контроллер чиллера

Рис. 5 Пульт управления чиллера

Помимо основных компонентов чиллера также существует множество дополнительных, но, важно учесть, что сбои в работе мельчайшей детали может привести к неисправностям целого чиллера.  Остальные компоненты охладителя жидкости можно просмотреть на схеме ниже (Рис.5), а также прочесть о подробностях их работы в статье.

компоненты чиллера

Рис. 6. Компоненты чиллера

 

Принцип работы чиллера

 Часто можно встретить такое название чиллера, как промышленный холодильник. Это обусловлено, прежде всего, тем, что так же, как и обычный холодильник, чиллер осуществляет отвод тепла от жидкости. Таким образом происходит полный отвод тепла от жидкости.

Процесс охлаждения жидкости чиллера может осуществляться по-разному в зависимости от типа конструкции чиллера. По этому параметру все чиллеры делятся на абсорбционные или парокомпрессионные. 

Чиллеры абсорбционного типа конструкции или АБХМ(абсорбционная холодильная машина) чаще всего используют при наличии избыточного тепла. Принцип работы чиллера абсорбционного типа изображен на рис. 7.

принцип работы чиллера

Рис. 7. Принцип работы чиллера абсорбционного типа

Абсорбционный чиллер состоит чаще всего из двух камер, обозначенных на изображении кругами AT i VD. АТ — горячая камера с относительно высоким давлением, VD – холодная камера с очень низким давлением. Чиллеры такого типа зачастую работают на растворах типа бромида-лития. Благодаря теплу(НМ), входящему снаружи в генератор, из раствора выделяется пар хладагента(воды), который в дальнейшем поступает в конденсатор. Происходит конденсация водяного пара, в результате чего происходит нагревание воды охлаждающего контура(KuW). После вода поступает в испаритель, где вскипает при низком давлении и температуре +6С и забирает тепло от охлаждаемого контура чиллер-фанкойла. Усиление теплообмена происходит благодаря насосу VD, который прокачивает воду на форсунки. Существуют и другие типы абсорбционных машин, в которых этот процесс заменяют на погружение охлаждаемого контура в специальную ванну с хладагентом.

Раствор бромида-лития превращается в абсорбер после прохождения сквозь затворный клапан WD1. Форсунки разбрызгивают раствор и впитывает пар из испарителя для улучшения общего процесса абсорбции.

Отвод теплоты происходит в абсорбере AB. Смесь бромида-лития и воды проходит сквозь терморегулятор WT1. После происходит повторение абсорбционного цикла.

Существует 4 типа АБХМ:

типы чиллеров

Рис. 8. Типы абсорбционных чиллеров

 

Стоит сделать акцент на том, что чиллеры абсорбционного типа дороже других охладителей и требуют наличия дешевого источника тепла. Но при этом они низкошумные, экологически безопасные и служат не менее 20 лет при условии правильного технического обслуживания.

Компрессионные холодильные машины стали более популярными в холодильной технике и во всех сферах, связанным с охлаждением того или иного продукта. Детальнее о принципе работы компрессионного чиллера вы можете почитать в нашей статье Компоненты чиллера. Холодильные установки такого типа более энергоэффективные и менее экологически опасны.

типы компресионных чиллеров

Рис. 9 Типы компрессионных чиллеров

 

Все о принципе работы чиллера, его схему, реальные примеры можно посмотреть на нашем видео с экспертом.

 

 Виды охладителей жидкости

Ранее мы уже рассказывали о типах чиллеров более подробно в статье. Дифференциация охладителей указана ниже.

типы чиллеров

Рис. 10.  Типы чиллеров

Основы расчета чиллера

 Существует множество способов расчета чиллера, но схема определения необходимой мощности чиллера упрощена с помощью специального Калькулятора

Наиболее распространенный способ расчета мощности для холодильного оборудования — через объемный расход. Для этого Вам нужно знать, какую жидкость вы используете для охлаждения (чаще всего, это вода или этиленгликоль), какой расход охлаждающей жидкости необходим (сколько литров за час), какая начальная температура жидкости на входе в чиллер и какой она должна быть при выходе. Примером, расход воды 63 л/ч с начальной температурой 20 гр. ц. и конечной 1, нажимаем рассчитать и получаем результат. Холодильная мощность чиллера должна быть 1.4 Вт или 1400 кВт соответственно.

Расчет мощности чиллера

Рис.11. Расчет мощности чиллера через объемный расход

Перейдем к расчету минимального объема жидкости для чиллера. Возможность вычисления этого показателя указана во втором поле. Первое значение, которое Вам нужно указать — минимальная холодопроизводительность чиллера в кВт-ах.

“Дифференциал включения чиллера”, то есть допустимый нагрев жидкости за минимальное время стоянки чиллера. Чаще всего это значение равно 1 гр. ц. Дальше идет показатель минимального времени стоянки чиллера. Указано, что если в чиллере установлен 1 компрессор, то минимальное время стоянки — 5 минут, если 2 и больше, то 1 мин. Указываем тот показатель, который подходит Вам. Переходим к выбору теплоемкости жидкости: здесь нужно обозначить теплоемкость для воды или для этиленгликоля(которая указана сбоку: для воды — 4.19, для 45 % этиленгликоля — 3. 34), в зависимости от используемой жидкости. После выбираем плотность воды или этиленгликоля, соответственно 1000 или 1074 кг/м3. И последний шаг — нажимаем рассчитать. Калькулятор покажет необходимый минимальный объем жидкости в системе.

Расчет минимального объема жидкости для чиллера

Рис.12. Расчет минимального объема жидкости для чиллера

Для расчета чиллера для термопластавтомата, экструдера, миксера используем следующую формулу. Указываем массу перерабатываемого материала за час в килограммах. Дальше обозначаем какая изначальная температура материала и какой должна быть конечная. Дальше указано теплоемкость для пластмассы (2,3 кДж), так как в конкретном случае чаще всего используют именно этот материал, но величину можно изменить.  Нажимаем рассчитать и получаем необходимую мощность чиллера на выходе воды +7 гр.ц. Примером, для указанных величин, вам необходим охладитель жидкости приблизительно на 103 кВт.

Расчет чиллера

Рис.13. Расчет чиллера для термопластавтомата, экструдера

Следующий способ: расчет мощности охлаждения через массу и время охлаждения. Здесь Вам нужно указать массу охлаждаемого вещества, время, за которое оно должно остыть, начальную и конечную температуру и выбрать жидкость, с помощью которой и происходит охлаждение. Опять же нажимаем рассчитать и получаем нужный показатель холодопроизводительности.

расчет чиллера

Рис. 14. Расчет мощности охлаждения через массу и время охлаждения

 Последний метод расчета — через объем вещества и время охлаждения. Все значения нужно ввести так само, как и в предыдущем, но в первом поле значение массы нужно заменить на объём.

 

расчет чиллера

Рис.15. Расчет мощности охлаждения через объём вещества и время охлаждения

Подбор чиллера

Как купить чиллер, подходящий для Вашего производства? Все о подборе чиллера 

Наиболее известные бренды чиллеров

В любой промышленности есть свои гиганты, авторитет которых неоспорим, холодильное оборудование не исключение. В ТОП-1 таких авторитетов среди чиллеров входят Trane, York, Carrier. Существует еще множество брендов, которые отличаются хорошим качеством, более детально о них мы рассказали в нашей статье Рейтинг чиллеров.

чиллер бренды

Рис. 16. Бренды чиллеров