Чіллер: пристрій і схема роботи
Чіллер – це центральна холодильна машина в системі чіллер-фанкойл, але він може працювати й не будучи включеним у систему, а як окремий компонент, який використовується для охолодження рідини різного типу. Через це такий тип, машин ще називають охолоджувачами рідини, але чіллер може бути використаний і для нагрівання рідини, якщо в ньому встановлена функція теплового насоса. Чіллер використовують у промисловому охолодженні: на пивоварнях, льодових аренах, молокозаводах, маслозаводах, для охолодження реакторів, при виробництві екструзійної лінії, термопластавтоматів і т.д.
План
- Компоненти чіллера.
- Принцип роботи чіллера.
- Види охолоджувачів рідини.
- Основи розрахунку чіллера.
- Підбір чіллера.
- Найбільш відомі бренди чіллерів.
Компоненти чіллера
Одним із найбільш важливих компонентів чіллера є компресор. Компресори можуть бути спіральними, гвинтовими або поршневими. Останнім часом більш популярний тип компресорів, які використовують в охолоджувальних машинах – спіральний. Розглянемо на конкретних прикладах.
На мал. 1 зображений чіллер із поршневими компресорами:
Мал.1. Поршневий компресор / поршневий компресор
Наступний тип компресора – спіральний. Приклад можна побачити на Мал.2.
Мал. 2. Чіллер зі спіральними компресорами / спіральні компресори
Останній тип – гвинтові компресори (на зображенні нижче).
Мал. 3. Гвинтовий компресор / гвинтовий компресор
Компресор вбирає пари холодоагенту й підтримує низький тиск, тобто температуру кипіння у випарнику цілком, оскільки температура кипіння води повинна бути вище температури кипіння холодоагенту. Для того, щоб відвести тепло від холодоагенту, що має температуру нижчу, ніж температура навколишнього середовища, пар і стискається в компресорі до високого тиску і градуса. Пара холодоагенту високого тиску нагнітається компресором у конденсатор.
Конденсатор/повітряний теплообмінник являє собою систему трубок, по яких циркулює холодоагент. Трубки найчастіше зроблені з міді, але все частіше виробники віддають перевагу алюмінію. На відео нижче Ви можете побачити приклад не тільки основного конденсатора, але й додаткового (конденсатора фрікулінга).
Циркуляція повітря в конденсаторі відбувається за посередництвом вентиляторів.
Вентилятори вказані синьою стрілкою на Мал. 4.
Мал. 4. Вентилятори
Рідкий холодоагент із конденсатора дроселює в терморегулюючому вентилі, попередньо пройшовши через фільтр осушувач, який очищає дрібні частинки і вологу з холодоагенту.
Для управління системою в чіллер влаштований контролер або так званий пульт управління, кількість функцій якого може відрізняться в залежності від конкретної моделі.
Мал. 5 Пульт управління чіллера
Крім основних компонентів чіллера, також існує безліч додаткових, але, важливо врахувати, що збій у роботі найдрібнішої деталі може привести до несправностей цілого чіллера. Інші компоненти охолоджувача рідини можна переглянути на схемі нижче (Мал.5), а також прочитати про подробиці їх роботи в статті.
Мал. 6. Компоненти чіллера
Принципи роботи чіллера
Часто можна зустріти таку назву чіллера, як промисловий холодильник. Це обумовлено перш за все тим, що так само, як звичайний холодильник, чіллер здійснює відведення тепла від рідини.
Процес охолодження рідини чіллера може здійснюватися по-різному в залежності від типу його конструкції. За цим параметром усі чіллери поділяються на абсорбційні або парокомпресійні.
Машини абсорбційного типу конструкції або АБХМ (абсорбційна холодильна машина) найчастіше використовують при наявності надлишкового тепла. Принцип роботи чіллера абсорбційного типу зображений на мал. 7.
Мал. 7. Принцип роботи чіллера абсорбційного типу
Абсорбційний чіллер складається найчастіше з двох камер, позначених на зображенні колами AT I VD. АТ – гаряча камера з відносно високим тиском, VD-холодна камера з дуже низьким тиском. Такі чіллери у часто працюють на розчинах типу броміду-літію. Завдяки теплу (НМ), що входить зовні в генератор, з розчину виділяється пар холодоагенту (води), який у подальшому надходить в конденсатор. Відбувається конденсація водяної пари, в результаті чого відбувається нагрівання води охолоджуючого контуру (KuW). Після цього вода надходить у випарник, де закипає при низькому тиску й температурі +6С та забирає тепло від охолоджуваного контуру чіллер-фанкойла. Посилення теплообміну відбувається завдяки насосу VD, який прокачує воду на форсунки. Існують й інші типи абсорбційних машин, у яких цей процес замінюють на занурення охолоджуваного контуру в спеціальну ванну з холодоагентом.
Розчин броміду-літію перетворюється в абсорбер після проходження крізь затворний клапан WD1. Форсунки розбризкують розчин і вбирають пар із випарника для поліпшення загального процесу абсорбції.
Відведення теплоти відбувається в абсорбері AB. Суміш броміду-літію і води проходить крізь терморегулятор WT1. Далі відбувається повторення абсорбційного циклу.
Існує 4 типи АБХМ:
Мал. 8. Типи абсорбційних чіллерів
Варто зробити акцент на тому, що чіллери абсорбційного типу дорожчі інших охолоджувачів і вимагають наявності дешевого джерела тепла. Але при цьому вони низькошумні, екологічнобезпечні та служать не менше 20 років за умови правильного технічного обслуговування.
Компресійні холодильні машини стали більш популярними в холодильній техніці та у всіх сферах, пов’язаних з охолодженням того чи іншого продукту. Детальніше про принцип роботи компресійного чіллера Ви можете почитати у нашій статті Компоненти чіллера. Холодильні установки такого типу більш енергоефективні та менш екологічно небезпечні.
Мал. 9 типи компресійних чіллерів
Усе про принцип роботи чіллера, його схему, реальні приклади можна подивитися на нашому відео з експертом.
Види охолоджувачів рідини
Раніше ми вже розповідали про типи чіллерів більш докладно в статті. Диференціація охолоджувачів вказана нижче.
Мал. 10. Типи чіллерів
Основи розрахунку чіллера
Існує безліч способів розрахунку чіллера, але схема визначення необхідної потужності спрощена за допомогою спеціального Калькулятора.
Найбільш поширений спосіб розрахунку потужності для холодильного обладнання – через об’ємні витрати. Для цього Вам потрібно знати, яку рідину Ви використовуєте для охолодження (найчастіше, це вода або етиленгліколь), яка витрата охолоджуючої рідини необхідна (скільки літрів за годину), яка початкова температура рідини на вході в чіллер і якою вона повинна бути при виході. До прикладу, витрата води 63 л / год із початковою температурою 20 гр. ц. і кінцевої 1, натискаємо розрахувати й отримуємо результат. Холодильна потужність чіллера повинна бути 1.4 Вт або 1400 кВт відповідно.
Мал.11. Розрахунок потужності чіллера через об’ємні витрати
Перейдемо до розрахунку мінімального об’єму рідини для чіллера. Можливість обчислення цього показника вказана в другому полі. Перше значення, яке Вам потрібно вказати-мінімальна холодопродуктивність чіллера у кВт.
“Диференціал включення чіллера”, тобто допустимий нагрів рідини за мінімальний час стоянки чіллера. Найчастіше це значення дорівнює 1 гр. ц. далі йде показник мінімального часу стоянки чіллера. Вказано, що якщо в чіллері встановлений 1 компресор, то мінімальний час стоянки – 5 хвилин, якщо 2 і більше, то 1 хв. Переходимо до вибору теплоємності рідини: тут потрібно позначити теплоємність для води або для етиленгліколю (яка вказана збоку: для води – 4.19, для 45% етиленгліколю – 3. 34), в залежності від використовуваної рідини. Далі вибираємо щільність води або етиленгліколю, відповідно 1000 або 1074 кг/м3. І останній крок – натискаємо розрахувати. Калькулятор покаже необхідний мінімальний обсяг рідини в системі.
Мал.12. Розрахунок мінімального об’єму рідини для чіллера
Для розрахунку чіллера для термопластавтомата, екструдера, міксера використовуємо наступну формулу: вказуємо масу перероблюючого матеріалу за годину в кілограмах. Далі позначаємо, яка початкова температура матеріалу і якою має бути кінцева. Потім вказуємо теплоємність для пластмаси (2,3 кДж), так як у конкретному випадку найчастіше використовують саме цей матеріал, але величину можна змінити. Натискаємо розрахувати й отримуємо необхідну потужність чіллера на виході води +7 гр.ц. До прикладу, для зазначених величин, Вам необхідний охолоджувач рідини приблизно на 103 кВт.
Мал.13. Розрахунок чіллера для термопластавтомата, екструдера
Наступний спосіб: розрахунок потужності охолодження через масу й час охолодження. У цьому випадку, Вам потрібно вказати масу охолоджувальної речовини, час, за який вона повинна охолонути, початкову та кінцеву температуру і вибрати рідину, за допомогою якої відбувається охолодження. Знову ж натискаємо розрахувати й отримуємо потрібний показник холодопродуктивності.
Мал. 14. Розрахунок потужності охолодження через масу й час охолодження
Останній метод розрахунку – через обсяг речовини й час охолодження. Усі значення потрібно ввести так само, як і в попередньому, але в першому полі значення маси потрібно замінити на обсяг.
Мал.15. Розрахунок потужності охолодження через обсяг речовини і час охолодження
Підбір чіллера
Як купити чіллер, відповідний для Вашого виробництва? Все про підбір чіллера
Найбільш відомі бренди чіллерів
У будь-якій промисловості є свої гіганти, авторитет яких незаперечний, холодильне обладнання не виняток. У ТОП-1 таких авторитетів серед чіллерів входять Trane, York, Carrier. Існує ще безліч брендів, які вирізняються гарною якістю, більш детально про них ми розповіли в нашій статті Рейтинг чіллерів.
Мал. 16. Бренди чіллерів