Промислові чилери: принцип дії, види, застосування, вибір обладнання
П’ятниця, 8 Квітня 2022 12:37
Зміст[ приховати ]
Чилер – це холодильна промислова машина, серцем якої є охолоджуючий компресор (компресори). Чилер охолоджує рідину до заданої температури, опускаючи її в діапазоні від 3 до 8 °C. Охолоджена рідина (найчастіше вода або водний розчин гліколю) використовується для відведення надлишкового тепла, що виділяється під час роботи різних видів виробничого обладнання, охолодження сировини, застосовується в системах «чилер-фанкойл» у системах центрального кондиціювання.
Стандартний чилер складається з таких основних вузлів: конденсатора та випарника, що виконують функції теплообміну, компресора, терморегулюючого вентиля (ТРВ).
Випарник виконує функцію відводу тепла з охолоджуваної рідини. У ньому відбувається передача тепла від холодоносія до холодоагенту (фреону), який нагрівається і закипає, забираючи теплову енергію у холодоносія. Далі холодоагент у газоподібному стані потрапляє до компресора, де він стискається, внаслідок чого відбувається його нагрівання. Після цього нагрітий фреон подається до конденсатора, у якому він охолоджується внаслідок обдуву повітрям із оточуючого середовища, і потрапляє до осушувача, де видаляється зайва волога. Далі холодоагент подається до терморегулюючого клапану, що знижує тиск фреону, і відбувається його перехід до рідкого стану. Після цього цикл повторюється.
Види чилерів
За типом охолодження конденсатора чилери можна розділити на такі види:
- Моноблочні з повітряним охолодженням конденсатора. Всі основні елементи моноблочного чилера (компресор, випарник та конденсатор) змонтовані в одному корпусі, необхідно лише підвести трубопроводи з водою та кабель живлення. Такі машини мають порівняно компактні розміри, вони прості в експлуатації та монтажі. Чилери невеликої потужності можуть встановлюватися в приміщенні, але найпоширеніший спосіб встановлення таких машин – на вулиці просто неба.
- З виносним конденсатором повітряного охолодження. Це популярний тип промислових чилерів, що дозволяє охолоджувати безпосередньо воду без переходу на незамерзаючі розчини. Компресорний блок з теплообмінником встановлюється всередині будівлі в приміщенні, що обігрівається (котельня і т.д.). Конденсатор виноситься на вулицю, має менший шум, вагу і більш компактні габарити. Далі необхідно змонтувати фреонові магістралі, що з’єднують внутрішній та зовнішній блоки, підвести до внутрішнього блоку воду, а також підвести кабель живлення до внутрішнього та зовнішнього блоків.
- Чилери з водяним охолодженням конденсатора. Для охолодження конденсатора ці чилери використовують оборотну воду (або суміш води та гліколю), яка охолоджується градирнею або драйкулером. Великим плюсом таких машин є будь-яка відстань між внутрішнім блоком, встановленим у приміщенні, та зовнішнім блоком (градирня або драйкулер). Під час монтажу підбирається необхідна потужність насосів, що прокачують водяний контур між внутрішнім та зовнішнім блоками. Безперечною перевагою для промисловості цього виду чилерів є можливість у зимовий час переходити на повний фрикулінг при правильній гідравлічній обв’язці.
- Абсорбційні чилери. Цей вид промислових охолоджуючих машин функціонує за рахунок утилізації теплової енергії у вигляді пари (близько 200 °C), гарячої води (більше 80 °C) або тепла, що виділяється в процесі горіння. Холодоагентом є вода, яка охолоджується за рахунок застосування абсорбера – розчину броміду літію (LiBr), що відновлюється тепловою енергією. Застосовуються такі чилери на виробництвах, де є безкоштовне або відносно недороге джерело теплової енергії.
За типом компресора чилери поділяються на:
- Чилери із поршневими компресорами.
- Чилери зі спіральними компресорами.
- Чилери з гвинтовими компресорами.
- Чилери з відцентровими компресорами.
Сфери застосування
-
Система “чилер-фанкойл”. Досить часто чилери використовується для централізованого кондиціонування будівель через систему фанкойлів (вентиляторні теплообмінники, до яких підведений тепло- або холодоносій для нагрівання або охолодження повітря). Застосування чилерів для підтримки комфортної температури всередині житлових та комерційних приміщень має низку переваг:
- Можливість передачі охолодженої води до фанкойлів, розміщених на значній відстані від чилера.
- Стабільна та комфортна підтримка необхідної температури (м’яке охолодження – немає перегріву або переохолодження повітря як у процесі випаровування фреону в системах VRF).
- Можливість одночасного використання для охолодження декількох споживачів (кондиціювання повітря, охолодження вентиляції, охолодження обладнання).
- Економія електроенергії у разі використання реверсних чилерів з функцією теплового насоса, що працюють як на охолодження, так і на обігрів. В цьому випадку для опалення чилер використовує тепло зовнішнього середовища, а електроспоживання у 2-5 разів нижче порівняно зі стандартними електричними нагрівачами (залежно від зовнішньої температури).
- Охолодження виробничих технологічних процесів. Якщо у процесі виробництва будь-якої продукції стоїть завдання охолодження обладнання чи сировини нижче температури навколишнього середовища, у таких випадках найчастіше застосовуються промислові чилери. Якщо необхідна температура охолоджуючої рідини вище температури навколишнього середовища, то у цих випадках частіше використовуються градирні.
Приклади застосування чилерів у промисловості
| Сфера застосування | Охолоджуване середовище/продукція | Особливості |
| Молочна промисловість, виробництво морозива | Молоко, молочні та кисломолочні продукти: незбиране молоко, вершки, вершкове масло, кефір, сир, сметана, молочна сироватка, йогурти та ін. | Залежно від технології, молоко та молочні продукти охолоджуються до 4 °C та вище. При виробництві морозива багато технологічних процесів вимагають підтримки температури на рівні +4 °C і нижче. |
| Виноробство, коньячне виробництво | Вино, коньяк у процесі виробництва | Під час охолодження до точки замерзання продукту (близько -10 °C для вина та -25 °C для коньяку) відбувається стабілізація – відділення винного каменю, кристалічних помутнінь, винної кислоти. |
| Пиво-безалкогольна промисловість | Пиво, квас, мінеральні та газовані води в процесі виробництва | У процесі виробництва пиво або квас охолоджуються після бродіння і при пастеризації. Охолодження продукції перед розливом у тару. |
| Кондитерська та хлібобулочна промисловість | Шоколад, ірис, карамель, кондитерські начинки, тісто, закваски, вода | Чилери застосовуються для охолодження інгредієнтів для кондитерського та хлібобулочного виробництва, підтримання необхідних температурних режимів, охолодження технологічного обладнання. |
| Виробництво рослинного масла | Рослинне масло | Чилери використовуються в процесі депарафінізації – виморожування олії, під час чого відбувається зв’язування та видалення з нього восків та воскоподібних речовин. Крім того, на виробництві рослинна олія зберігається у великих резервуарах при температурі +4…+6 °C, що дозволяє зберігати її смакові якості протягом тривалого часу. |
| Виробництво ковбас | Варені та копчено-варені ковбаси, сосиски, вода | Після термічної обробки ковбасних виробів їх охолоджують з температури 65…80 °C до 5 °C методом душування (зрошення холодною водою) та туманного охолодження в спеціальних камерах. Крім того, холодна харчова вода додається у фарш. |
| Виробництво консервів | Автоклави | Після стерилізації для припинення негативної дії тепла консерви охолоджують до температури 25…30 °C шляхом подачі до автоклавів води температурою +4 °C та вище. |
| Переробка пластика, виготовлення виробів з пластику, видув ПЕТ тари | Прес-форми термопластавтоматів, ливарних та термоформувальних машин, екструдери, частини обладнання із замкнутим контуром, печі розігріву, гідравлічне масло, самі вироби | Прес-форми охолоджуються водою температурою 6…20 °C, яка подається в охолоджуючі канали. Залежно від типу виробництва та застосовуваних технологій, за допомогою чилерів можуть охолоджуватися різні технологічні процеси, обладнання та безпосередньо вироби. |
| Виробництво резинотехнічних виробів (РТВ) | Технологічне обладнання, самі РТВ | Залежно від типу виробництва та застосовуваних технологій, за допомогою чилерів можуть охолоджуватися різні технологічні процеси, обладнання та безпосередньо РТВ. |
| Хімічна, лакофарбова, фармацевтична, косметична промисловість | Бісерні млини, реактори, електроліти, інше технологічне обладнання | Залежно від типу виробництва та застосовуваних технологій, за допомогою чилерів можуть охолоджуватися різні технологічні процеси та обладнання, що має сорочки охолодження. |
| Поліграфічна промисловість | Друкарські вали, зволожуючі склади, люмінесцентні лампи | Під час виробництва друкованої продукції за допомогою чилерів проводиться терморегулювання процесу висихання та запікання фарб, охолодження валів обладнання та зволожуючих розчинів офсетних верстатів. |
| Металобробка | Мастильно-охолоджувальна рідина (МОР), гідравліка верстатів | Мастильно-охолоджувальна рідина під час роботи верстата повинна підтримуватись у заданому діапазоні температур. Гідравлічне обладнання охолоджується оливою, температура якої також може регулюватися чилерами. |
| Металургія | Печі, прес-форми, кондиціонування | Залежно від типу виробництва, багато печей та прес-форм оснащені охолоджувальними каналами, в які подається вода температурою 15 °C і вище. Крім того, на металургійних виробництвах широко використовуються чилери для систем кондиціювання повітря в цехах. |
Вибір чилерів
Для правильного та максимально точного підбору промислового холодильного обладнання необхідно дати відповіді на такі питання:
- Сфера застосування чилера, опис технологічного процесу, об’єкт охолодження, продукція, що виготовляється, виробничі потужності.
- Чи використовується на підприємстві якась система охолодження на даний момент? Як і за допомогою якого обладнання виконується охолодження? Використовується оборотна чи проточна вода, чи виконується водопідготовка?
- Вимоги до охолоджуючої рідини: щільність, питома теплоємність, витрата, початкова та кінцева температура.
- Документація до охолоджуваного обладнання. У ній мають бути зазначені вимоги до охолоджувачів.
- Чи планується система з відкритим або закритим контуром?
- Характеристики приміщення, де планується встановлення чилера: розміри, опалення, вентиляція, температура влітку та взимку, наявність вікон тощо.
Загальні правила при виборі промислового холодильного обладнання:
- Застосування чилерів доцільне за робочих температур теплоносія від -30 до +25 °C. При температурі вище +25 °C доцільно використовувати «мокрі» (відкриті) та «сухі» (із закритим контуром) градирні.
- Від температури зовнішнього середовища та необхідної (отримуваної) температури рідини на виході з чилера безпосередньо залежить його холодопродуктивність. Чим вища температура навколишнього середовища і чим нижча температура рідини на виході, тим більша необхідна холодопродуктивність чилера і навпаки. Коректність цієї інформації при розрахунку потужності чилера може суттєво вплинути на його вартість.
- Максимальна різниця температур, яку забезпечує чилер, становить 3-8 °C. У випадку, якщо необхідна різниця ∆T більша за 8 °C, потрібно застосовувати спеціальне виконання чилера або додаткове обладнання – проміжна ємність, проміжний теплообмінник та ін.
Залишити відповідь