Чиллер для охлаждения масла (масляный чиллер)

Купить чиллер

Чиллер для охлаждения масла (масляный чиллер) — это холодильная установка, которая служит для охлаждения технического масла (смазочного, гидравлического).

Расчет чиллера для охлаждения масла

Расчет чиллера для охлаждения масла производится по тем же формулам, по которым рассчитываются прочите типы чиллеров для охлаждения жидкостей (формулы см. ниже). Для расчета требуемой холодопроизводительности, принимаются свойства охлаждаемого масла (теплоемкость и плотность), даже если охлаждение не непосредственное, а холодильным чиллером с промежуточным теплообменником, посредством промежуточного хладоносителя (воды или раствора гликоля).

Q0[кВт] = G[T1-T2] * Cp * ρ / 3600, где:

Q0 [кВт] — расчетная холодопроизводительность

G [м3/час] — объемный расход охлаждаемой жидкости (масла)

Т1[К]  — начальная температура охлаждения жидкости (масла)

Т2 [К]  — конечная температура охлаждения жидкости  — температура поддержания (масла)

ρ [кг/м3] — плотность охлаждаемой жидкости (масла).

Плотность масла ниже чем у воды и  в среднем равна 800-850 кг/м3 для моторных масел и 900-930 кг/м3 для гидравлических масел, (при температуре +20°C), в то время как у воды 1000 кг/м3. Стоит учитывать — чем ниже температура охлаждения масла, тем выше плотность.

Сp [кДж/кг * К] — удельная теплоемкость хладоносителя

Теплоемкость технического масла также ниже чем у воды и  в среднем равна 1.60 кДж/кг * К (при температуре +20°C), в то время как у воды 4.19 кДж/кг * К. Стоит также учитывать — чем выше температура масла, тем выше удельная теплоемкость.

Например:

1.68 кДж/кг * К, при +40°C                                       1.94 кДж/кг * К, при +120°C

1.73 кДж/кг * К, при +60°C                                       2.12 кДж/кг * К, при +160°C

1.81 кДж/кг * К, при +80°C                                      2.22 кДж/кг * К, при +200°C

Зная исходные данные  — тип масла (моторное, гидравлическое) и температуру охлаждения, можно посмотреть необходимые параметры в таблицах, которые есть в открытых источниках. Такие  справочные данные не являются абсолютно точными, так как экспериментальные замеры производились на маслах различных марок и производителей, но эти показатели вполне можно применить. При расчетах с табличными данными, желательно  брать небольшой запас (~+2 — 3%)  к полученному результату производительности чиллера, для нивелирования вероятной погрешности в расчете.  Если есть возможность, то лучше  запросить у производится данные (плотность и удельную теплоемкость) конкретно для  применяемой Вами марки масла.

Особенности чиллера для охлаждения масла

Принципиально, промышленный чиллер для охлаждения технического масла является стандартным чиллером. В его основе тот же, что и в промышленном водоохладителе - контур хладагента (фреоновый контур). Однако нерекомендуется охлаждать техническое масло водоохладителем по ряду причин.  

1. Насос подбирается сообразный перекачиваемой среде, следовательно, в чиллер монтируется масляный насос.

Все уплотнения насоса должны быть рассчитаны на перекачку охлаждаемого типа масла. Объемная производительность насоса должна соотноситься с вязкостью масла, при минимальной температуре охлаждения. Большинство стандартных диаграмм насосов отображают зависимоть  объемной производительности от давления на подаче насоса, при вязкости масла, соответствующей температуре масла +20°C. Если Вам потребуется поддерживать температуру масла ниже, то стоит запросить у поставщика насосов составление диаграммы, с учетом увеличенной вязкости с соблюдением требуемого объемного расхода, при рабочем давлении, с целю корректного подбора гидромодуля для промышленного чиллера.

2. Насос, бак и трубопроводы должны быть рассчитаны на максимально  высокую аварийную  температуру масла в охлаждаемом технологическом цикле.

Техническое масло зачастую применяется в технологическом оборудовании,  которое может нагреть охлаждаемое масло до очень высоких температур. Это может произойти по ряду причин, например включение технологического процесса с нагревом масла, без включения чиллера (человеческий фактор). При отсутствии или поломке системы оповещения о температурной аварии или отсутствии на рабочем месте специалиста (проблема со здоровьем, недисциплинированность, недостаток работников и проч.), это приведет к перегреву масла. Или чиллер для масла выключился по какой либо из аварий (авария высокого давления в промышленном чиллере; авария низкого давления в промышленном чиллере; авария протока жидкости в промышленном чиллере; нарушения и ошибки при эксплуатации и обслуживании чиллеров  или иные причины). Но если масло уже нагрелось оно в разогретом виде до +100°C и более может поступать в чиллер. Пластиковые трубы и бак, а также все уплотнения не рассчитанные на данную температуру расплавятся или протекут. Соответственно, бак должен быть из металла (нержавеющая или другая сталь), трубы также из стали или меди, резьбовые и прочие уплотнения должны иметь допуск до  заданных максимальных температур. Все прочие элементы гидромодуля (реле протока, манометры, термометры, байпасные клапаны, вентили, задвижки и проч.) также должны выдерживать максимально возможный нагрев. Термоизоляция бака и испарителя также должна быть устойчива к максимально возможной температуре, в данном производственном цикле

3. Из второго пункта вытекает третий,  если в чиллер начнет поступать перегретое масло,  то компрессор чиллера будет работать в максимальном режиме кипения хладагента, а следовательно и конденсация будет превышена, соответственно необходимо подбирать в конденсатор с некоторым запасом, так чтобы при перегретом масле, чиллер не отключался по аварии высокого давления, но мог работать хотя бы в предаварийном режиме, на максимальных оборотах вентиляторов (или протоком воды для кожухотрубных чиллеров), до тех пор пока чиллер не охладит масло  до рабочей температуры поддержания масла и выйдет в рабочий — номинальный режим.

4. На практике, часто сталкивались с тем, что в производственных цехах, с технологическим оборудованием, где требуется охлаждение масла (различные горячие цеха, металлургия, промышленная деревообработка и т.п. ) бывает чрезмерно жарко. Но отдельного помещения для чиллера — чиллерной, чаще всего не предусмотрено и охладитель ставят в цеху, в непосредственной близости от производства. В этой связи, если  заказывается воздушный чиллер,  следует соблюсти рекомендации по производству воздушного чиллера для жаркого климата. Если Вы укажите максимально возможную температуру в цеху, то Российский производитель чиллеров, может рассчитать на сколько необходимо увеличить площадь теплообменной поверхности конденсатора для поддержания номинальной холодопроизводительности чиллера, даже при экстремально высокой температуре воздуха. Еще может быть использован фреон с более низким давлением (например, R134A) и проч.

Из пунктов 3 и 4 следует, что в чиллерах для охлаждения масла всегда или почти всегда монтируется конденсатор увеличенной емкости (мощности), что увеличивает цену чиллера. Как правило, если для стандартного водяного чиллера, при температуре воды +7°C/+12 °C и окружающей среде +25°C, коэффициент мощности, относительно холодопроизводительности компрессора в номинальном режиме, подбирается равным 1.5 — 1.8, то для масляных чиллеров - коэффициент равен 2.5 — 3.5, в зависимости от температурных условий и применяемого хладагента.

5. Так как масло на производстве не всегда качественно фильтруется (почти никогда хорошо не фильтруется — из опыта), то идеальным испарителем для масляного чиллера будет - погружной. Чиллер с погружными испарителем не боится грязи и просто чистится. Если требуется чиллер большой холодопроизводительности (от ~50 кВт) и произвести чиллер с погружным испарителем сложно,  придется заказывать чиллер с пластинчатым или кожухотрубным испарителем, а значит следует предусмотреть систему фильтрации. В водоохладителе обычно ставится один защитный фильтр перед испарителем, в замкнутом цикле с подготовленной водой, фильтр приходиться чистить исключительно редко.  В масло во время работы примешивается грязь, а фильтр внутри рамы чиллера не является полноценной системой фильтрации масла, но крайней степенью защиты испарителя от грязи и  чистить фильтр внутри рамы будет крайне неудобно, существует опасность что-то повредить внутри чиллера (элементы автоматизации чиллера или капиллярные соединения), если там регулярно производить чистку. На входе в масляный чиллер, снаружи рамы, к присоединительному штуцеру, следует установить дополнительный фильтр, для лучшей доступности его чистки. Кроме того, фильтр следует подобрать большего диаметра для увеличения времени его засорения и периодичности чистки, чтобы даже при частичном засорении сохранялось достаточное проходное сечение для протока масла. Как правило диаметр проходного сечения фильтра подбирается с коэффициентом 1.5 — 2, относительно присоединительного размера чиллера. Например, если присоединительный штуцер 2 дюйма, то фильтр необходимо установить 3 — 4 дюйма. Но все зависит от интенсивности загрязнения, если сетка фильтра будет забиваться слишком часто и снижать объемный расход насоса, то можно его (фильтр) впоследствии увеличить, сообразно интенсивности загрязнения.