Промышленные чиллеры: принцип действия, виды, применение, выбор оборудования

17.06.2023 Интересное

Чиллер – это холодильная промышленная машина, сердцем которой является охлаждающий компрессор (компрессоры). Чиллер охлаждает жидкость до заданных температур, опуская температуру в диапазоне от 3-8 °С. Охлажденная жидкость (чаще всего вода или водный раствор гликоля) используется для отвода избыточного тепла, выделяемого при работе различных видов производственного оборудования, охлаждения сырья, применяется в системах «чиллер-фанкойл» в системах центрального кондиционирования.

Стандартный чиллер состоит из следующих основных узлов: конденсатора и испарителя, выполняющих функции теплообмена, компрессора, терморегулирующего вентиля (ТРВ).

Испаритель выполняет функцию отвода тепла из охлаждаемой жидкости. В нем происходит передача тепла от хладоносителя к хладагенту (фреону), который нагревается и закипает, забирая тепловую энергию у хладоносителя. Далее хладагент в газообразном состоянии попадает в компрессор, где он сжимается, в результате чего происходит его нагрев. После этого нагретый фреон подается к конденсатору, в котором он охлаждается в результате обдува воздухом из окружающей среды, и попадает в осушитель, где удаляется излишняя влага. Далее хладагент подается к терморегулирующему клапану, снижающему давление фреона, и происходит его переход к жидкому состоянию. После этого цикл повторяется.

Виды чиллеров
По типу охлаждения конденсатора чиллеры можно разделить на следующие виды:

Моноблочные с воздушным охлаждением конденсатора. Все основные элементы моноблочного чиллера (компрессор, испаритель и конденсатор) смонтированы в одном корпусе, необходимо только подвести трубопроводы с водой и кабель питания. Такие машины имеют сравнительно компактные размеры, они просты в эксплуатации и в монтаже. Чиллеры небольшой мощности могут устанавливаться в помещении, но самый распространенный способ установки таких машин – на улице под открытым небом.
С выносным конденсатором воздушного охлаждения. Это популярный тип промышленных чиллеров, позволяющий охлаждать непосредственно воду, без перехода на незамерзающие растворы. Компрессорный блок с теплообменником устанавливается внутри здания в обогреваемом помещении (котельная и т.д.), конденсатор выносится на улицу, имеет меньший шум, вес и более компактные габариты. Необходимо смонтировать фреоновые магистрали, соединяющие внутренний и наружный блоки, подвести к внутреннему блоку воду, а также подвести кабель питания к внутреннему и наружному блокам.
Чиллеры с водяным охлаждением конденсатора. Эти чиллеры используют для охлаждения конденсатора оборотную воду (или смесь воды и гликоля), которая охлаждается градирней или драйкулером. Большим плюсом таких машин является любое расстояние между внутренним блоком, установленным в помещении, и наружным блоком (градирня или драйкулер). При монтаже подбирается необходимая мощность насосов, прокачивающих водяной контур между внутренним и наружным блоками. Неоспоримым преимуществом для промышленности этого вида чиллеров является возможность в зимнее время переходить на полный фрикулинг при правильной гидравлической обвязке.
Абсорбционные чиллеры. Данный вид промышленных охлаждающих машин функционирует за счет утилизации тепловой энергии в виде пара (около 200 °C), горячей воды (более 80 °C) или тепла, выделяемого в процессе горения. Хладагентом является вода, которая охлаждается за счет применения абсорбера – раствора бромида лития (LiBr), восстанавливаемого тепловой энергией. Применяются такие чиллеры в приложениях, где присутствует бесплатный или относительно недорогой источник тепловой энергии.
По типу компрессора чиллеры подразделяются на:

Чиллеры с поршневыми компрессорами.
Чиллеры со спиральными компрессорами.
Чиллеры с винтовыми компрессорами.
Чиллеры с центробежными компрессорами.
Сферы применения
Система «чиллер-фанкойл». Довольно часто чиллеры используется для централизованного кондиционирования зданий через систему фанкойлов (вентиляторные теплобменники, к которым подведен тепло- или холодоноситель для нагрева или охлаждения воздуха). Применение чиллеров для поддержания комфортной температуры внутри жилых и коммерческих помещений имеет ряд преимуществ:
Возможность передачи охлажденной воды к фанкойлам, размещенных на значительном удалении от чиллера.
Стабильное и комфортное поддержание необходимой температуры (мягкое охлаждение – нет перегрева или переохлаждения воздуха как в процессе испарения фреона в системах VRF)
Возможность одновременного использования для охлаждения нескольких различных потребителей (кондиционирование воздуха, охлаждение вентиляции, охлаждение оборудования).
Экономия на электроэнергии в случае использования реверсных чиллеров с функцией теплового насоса, работающих как на охлаждение, так и на обогрев. В этом случае для отопления чиллер использует тепло внешней среды, а электропотребление в 2-5 раз ниже по сравнению со стандартными электрическими нагревателями (в зависимости от наружной температуры).
Охлаждение производственных технологических процессов. Если в процессе производства какой-либо продукции стоит задача охлаждения оборудования либо сырья ниже температуры окружающей среды, в этих случаях чаще всего применяются промышленные чиллеры. Если требуемая температура охлаждающей жидкости выше температуры окружающей среды, то в таких случаях чаще используются градирни.
Примеры применения чиллеров в промышленности
Сфера применения, вид производства Охлаждаемая среда, продукция Особенности
Молочная промышленность, производство мороженого Молоко, молочные и кисломолочные продукты: цельное молоко, сливки, сливочное масло, кефир, творог, сметана, молочная сыворотка, йогурты и пр. В зависимости от технологии, молоко и молочные продукты охлаждаются до 4 °C и выше. При производстве мороженого многие технологические процессы требуют поддержания температуры на уровне +4 °C и ниже.
Виноделие, коньячное производство Вино, коньяк в процессе производства Во время охлаждения до точки замерзания продукта (около -10 °C для вина и -25 °C для коньяка) происходит стабилизация – отделение винного камня, кристаллических помутнений, винной кислоты.
Пивобезалкогольная промышленность Пиво, квас, минеральные и газированные воды в процессе производства В процессе производства пиво или квас охлаждаются после брожения, и при пастеризации. Охлаждение продукции перед розливом в тару.
Кондитерская и хлебобулочная промышленность Шоколад, ирис, карамель, кондитерские начинки, тесто, закваски, вода Чиллеры применяются для охлаждения ингредиентов для кондитерского и хлебобулочного производства, поддержания необходимых температурных режимов, охлаждения технологического оборудования.
Производство растительного масла Растительное масло Чиллеры используются в процессе депарафинизации – вымораживании масла, во время чего происходит связывание и удаление из него восков и воскообразных веществ. Кроме того, на производстве растительное масло хранится в больших резервуарах при температуре +4…+6 °C, что позволяет сохранять его вкусовые качества на протяжении длительного времени.
Производство колбас Вареные и копчено-вареные колбасы, сосиски, вода После термической обработки колбасных изделий их охлаждают с температуры 65…80 °C до 5 °C методом душирования (орошение холодной водой) и туманного охлаждения в специальных камерах. Кроме того, холодная пищевая вода добавляется в фарш.
Производство консервов Автоклавы После стерилизации для прекращения негативного действия тепла консервы охлаждают до температуры 25…30 °C путем подачи в автоклавы воды температурой +4 °C и выше.
Переработка пластика, производство изделий из пластика, выдув ПЭТ тары Пресс-формы термопластавтоматов, литьевых и термоформовочных машин, экструдеры, части оборудования с замкнутым контуром, печи разогрева, гидравлическое масло, сами изделия Пресс-формы охлаждаются водой температурой 6…20 °C, которая подается в охлаждающие каналы. В зависимости от типа производства и применяемых технологий, с помощью чиллеров могут охлаждаться различные технологические процессы, оборудование и непосредственно изделия.
Производство резинотехнических изделий (РТИ) Технологическое оборудование, сами РТИ В зависимости от типа производства и применяемых технологий, с помощью чиллеров могут охлаждаться различные технологические процессы, оборудование и непосредственно РТИ.
Химическая, лакокрасочная, фармацевтическая, косметическая промышленность Бисерные мельницы, реакторы, электролиты, прочее технологическое оборудование В зависимости от типа производства и применяемых технологий, с помощью чиллеров могут охлаждаться различные технологические процессы и оборудование, имеющее рубашки охлаждения.
Полиграфическая промышленность Печатные валы, увлажняющие составы, люминесцентные лампы Во время производства печатной продукции с помощью чиллеров производится терморегулирование процесса высыхания и запекания красок, охлаждение валов оборудования и увлажняющих растворов офсетных станков.
Металлообработка Смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ), гидравлика станков Смазочно-охлаждающая жидкость во время работы станка должна поддерживаться в заданном диапазоне температур. Гидравлическое оборудование охлаждается маслом, температура которого также может регулироваться чиллерами.
Металлургия Печи, пресс-формы, кондиционирование воздуха В зависимости от типа производства, многие печи и пресс-формы оснащены охлаждающими каналами, в которые подается вода температурой 15 °C и выше. Кроме того, на металлургических производствах широко применяются чиллеры для систем кондиционирования воздуха в цехах.
Выбор чиллеров
Для правильного и максимально точного подбора промышленного холодильного оборудования необходимо дать ответы на следующие вопросы:

Сфера применения чиллера, описание технологического процесса, объект охлаждения, производимая продукция, производственные мощности.
Используется ли на предприятии какая-либо система охлаждения на данный момент? Каким образом и с помощью какого оборудования выполняется охлаждение? Используется оборотная или проточная вода, выполняется ли водоподготовка?
Требования к охлаждающей жидкости: плотность, удельная теплоемкость, расход, начальная и конечная температура.
Документация к оборудованию, которое необходимо охлаждать. В ней должны быть указаны требования к охладителям.
Планируется система с открытым или закрытым контуром?
Характеристики помещения, где планируется установка чиллера: размеры, отопление, вентиляция, температура летом и зимой, наличие окон и т.д.
Общие правила при выборе промышленного холодильного оборудования:
Применение чиллеров целесообразно при рабочих температурах теплоносителя от -30 до +25 °C. При температуре выше +25 °C целесообразно использовать «мокрые» (открытые) и «сухие» (с закрытым контуром) градирни.
От температуры внешней среды и требуемой (получаемой) температуры жидкости на выходе из чиллера напрямую зависит его холодопроизводительность. Чем выше температура окружающей среды и чем ниже температура жидкости на выходе, тем больше требуемая холодопроизводительность чиллера и наоборот. Корректность этой информации при расчете мощности чиллера может существенным образом повлиять на его стоимость.
Максимальная разница температур, которую обеспечивает чиллер составляет 3-8 °C. В случае, если необходимая разница ∆T больше 8 °C, нужно применять специальное исполнение чиллера или дополнительное оборудование – промежуточная емкость, промежуточный теплообменник и пр.

https://66.ru/news/misc/250397/

More from my site