Подбор гидромодуля для промышленного чиллера

Купить чиллер

Российские чиллеры АВЧ собираются со встроенным гидромодулем, на единой раме, с единым блоком управления и алгоритмом работы, для удобства монтажа и эксплуатации. Также, если по тем или иным причинам установка промышленного охладителя, со встроенным гидромодулем не возможна, мы проектируем и изготавливаем чиллер и гидромодуль двумя блоками. Или же изготавливаем гидромодуль под уже существующий на Вашем предприятии промышленный водоохладитель.

Содержание:

1. Насосы

1.1. Циркуляционный насос

1.1.1. Формула подбора насоса

1.2. Подающий насос

2. Схемы чиллеров

2.1. Однонасосная схема чиллера

2.2. Двухнасосная схема чиллера

2.3. Многонасосная схема чиллера

3. Бак - аккумулятор чиллера

3.1. Формулы подбора бака — аккумулятора чиллера

Подбор гидромодуля для промышленного чиллера

Если  в наличии промышленный чиллер без встроенного гидромодуля, при этом гидромодуль необходим, то необходимо его рассчитать.

Основными комплектующими, в составе гидромодуля, требующиме расчета и подбора, относительно холодопроизводительности чиллера, являются — насос(ы) и бак-аккумулятор (буферный бак).

1. Насосы

По функциональному назначению насосы можно условно подразделить на циркуляционный насос и подающие насосы.

Ключевыми характеристиками любого насоса являются:

• G (объемная производительность) [м3/час; литр/мин.; литр/час и др.]
• P (давление на подаче насоса) [бар; высота подъема столба жидкости; кг/см2 и др.]

1.1. Циркуляционный насос

Циркуляционный насос в чиллере обеспечивает циркуляцию хладоносителя (охлаждаемой жидкости) через испаритель. Насос всасывает хладоноситель  из емкости и под давлением прокачивает его через испаритель. Хладоноситель, проходя через испаритель охлаждается, посредством теплообмена с кипящим фреоном через металлическую стенку теплообменной поверхности испарителя.

Объемный расход циркуляционного насоса подбирается исходя из холодопроизводительности чиллера. Существуют гидравлические потери напора в трубопроводах, фильтре перед испарителем, в испарителе. В этой связи, при прокачивании жидкости через данную систему насос будет повышать давление на подаче до некоторого давления, как правило потери на линии: бак — испаритель — бак составляют, в среднем от 1 до 3 бар. Следовательно, по диаграмме насоса, объёмный расход следует смотреть с учетом данного давления. Т.е. при выборе циркуляционного насоса по объемному расходу выбираем рабочую точку, G [м3/час] х 1 — 3 [бар].

1.1.1.   Формула подбора насоса

G = Q0 · 3600 / С · ρ · ΔT, где:

G — объемная производительность насоса [м3/час]

Q0 — максимальная рабочая холодопроизводительность чиллера [кВт]

С — теплоемкость охлаждаемой жидкости [кДж / кг · К]

ρ — плотность охлаждаемой жидкости [кг/м3]

ΔT — разность температур между начальной температурой охлаждения и конечной температурой охлаждения хладоносителя в испарителе. Чаще всего, рабочую дельту принимают равной 5 K. 

1.2. Подающий насос

Подающий насос под давлением подает хладоноситель к потребителю, далее, прокачивает его через потребитель (охлаждаемую полость технологического оборудования) и под давлением возвращает уже нагретый хладоноситель в чиллер (бак чиллера). Подающий насос, как и циркуляционный, подбирается также согласно холодопроизводительности, насос выбирается по диаграмме, исходя из рабочей точки, с учетом потерь давления на линии: чиллер — потребитель — чиллер. Формула расчета расхода аналогична формуле для циркуляционного.

Пример диаграммы насоса

На многих диаграммах вместо бар часто указывают метры подъема. Каждые 10 метров высоты, приблизительно равняются 1 бару избыточного давления.

2. Схемы чиллеров

 Существуют однонасосные, двухнасосные и много насосные схемы гидромодулей.

Если насос(ы) отдельно стоящий, и насос находится на значительном удалении от бака — аккумулятора, крайне необходимо принять все меры для избежания кавитации насоса, в частности очень часто возникает кавитация на всасывании насоса.

2.1. Однонасосная схема чиллера

Однонасосные схемы применяются в чиллерах, в среднем до 80 кВт, однако, холодопроизводительность не является определяющим показателем выбора количества насосов. Ключевым параметром выбора однонасосной схемы является суммарное гидравлическое сопротивление. В однонасосной схеме, насос выполняет функцию и циркуляционного насоса и подающего. Т.е. насос всасывает хладоноситель из бака-аккумулятора, далее под давлением подает его в испаритель, где он охлаждается. Далее, после испарителя хладоноситель движется по трубопроводу до потребителя, далее, прокачивается через потребитель, нагреваясь при этом, далее, нагретый хладоноситель, по обратному трубопроводу возвращается в бак чиллера — цикл замкнулся.

 Преимущество однонасосной схемы в экономии расхода электроэнергии за счёт одного насоса и снижение цены чиллера.

  При расчете рабочей точки насоса, следует учесть суммарные потери и по внутреннему гидравлическому контуру чиллера и по контуру от чиллера до потребителя и обратно. Когда это суммарное сопротивление (давление) является приемлемым и такой насос не сложно найти, то приемлемо применить однонасосную схему.

2.2. Двухнасосная схема чиллера

Причиной установки второго (подающего) насоса, во всех нижеописанных случаях едина, а именно — через испаритель должен обеспечиваться стабильный проток охлаждаемой жидкости в требуемом объеме, иначе чиллер остановиться по аварии протока. Данный стабильный проток обеспечивается отдельным (циркуляционным) насосом.

 Двухнасосная схема обязательно применяется в ряде случаев:

 — Когда суммарное сопротивление на трассе слишком велико и давление на подаче насоса слишком высокое, с учетом требуемого объемного расхода, зачастую, подбор или приобретение такого насоса затруднительны. Такое случается при неверно подобранной или проложенной трассе или вынужденно сложно-проложенной трассе, с большим количеством высоких подъемов, заужений, фильтров, разного рода проточных измерительных приборов и т.п.;

 — Нестабильный проток хладоносителя на трассе чиллер — потребитель — чиллер. Например, технологический цикл сам автоматически регулирует требуемый поток охлажденного хладоносителя через потребитель, частично заужая или полностью перекалывая проток, посредством мотор — задвижек, соленоидов или числа ходов в охлаждаемом оборудовании;

 — Периодическая (импульсная) подача охлажденного хладоносителя к потребителю, при этом хладоноситель, вне зависимости от его подачи к потребителю, в любой момент времени, когда эта подача потребуется, должна быть не выше заданной уставки температуры. Такой вариант может быть обеспечен только при постоянно работающем циркуляционном насосе и периодически включающемся охлаждении, согласно уставки и дифференциалу. При отсутствии тепловой нагрузки от потребителя, температура жидкости в баке все равно постепенно повышается и требует поддержания.

2.3. Многонасосная схема чиллера

Применяется в тех случаях, когда холодопроизводительность одного чиллера рассчитана на несколько потребителей. При этом, суммарная тепловая нагрузка на охлаждаемую жидкость от всех потребителей не превышает холодопроизводительность чиллера. Тепловая нагрузка на хладоносителя от разных потребителей может быть различна. Таким образом, и подбираются наосы, исходя из тепловой нагрузки от потребителя, на который качает конкретный подающий насос. Объёмный расход каждого подающего насоса (при требуемом давлении) пропорционален доле тепловой нагрузки от общей холодопроизводительности чиллера. В баке-аккумуляторе поддерживается некоторый объем охлаждаемого хладоноситлея, подающие насосы разбирают его по мере необходимости в технологическом цикле.

Стоимость чиллера общей суммарной холодопроизводительностью на несколько потребителей существенно дешевле отдельных чиллеров той же суммарной производительности.

На практике, число подающий насосов доходило до 8 штук, что в разы дешевле, чем 8 разных чиллеров.

Следует ознакомиться с подключением к системе трубопроводов циркуляции охлажденного хладоносителя (воды, антифриза, раствора гликоля) от чиллера до потребителя и нагретого обратно к чиллеру. Технически простая работа, важные моменты, которые часто не соблюдаются и приводят к некоторым затруднениям, особенно, при обслуживании и ремонте. Для корректного подключения к трассе хладоносителя ознакомьтесь со схемой обвязки промышленного чиллера (контура хладоносителя).

3. Бак - аккумулятор чиллера

Необходимо рассчитать необходимый минимальный объем бака на этапе проектирования. При самостоятельном подборе необходимо, чтобы охлаждение всего объема бака занимало не менее 10 минут на заданный температурный дифференциал (чаще всего — 2 градуса), при однократном включении холодильного компрессора.

Т.е. для охлаждения на два градуса всего объема хладоносителя в баке, чиллер должен затрачивать не менее 10 минут. Другими словами, частота включений — выключений компрессора должна быть не чаще 6 раз в час.

 Увеличить объем бака можно до условно любого размера, сообразно допустимому времени первоначального охлаждения всего объема до конечной рабочей температуры и наличию свободного места на производстве. Увеличение объема бака положительно скажется на долговечности холодильного компрессора, снизив число пусков — остановок за некоторый промежуток времени.

 Кроме того, бак служит для стабилизации и точности поддержания заданной температуры. Чем больше объем аккумуляторного бака, тем меньшие температурные колебания охлаждаемой жидкости будут, при подаче ее к технологическому оборудованию.

  Еще одним важным фактором точного подбора минимального объема бака является энергоэффективность охладителя. Производство промышленных чиллеров со встроенной системой плавного регулирования холодопроизводительности является очень дорогостоящим, по сравнению с чиллерами имеющими 100% мощности, при включении холодильного компрессора(ов). В этой связи, аккумуляторный бак гидромодуля служит тем самым звеном, которое «экономит» электроэнергию. Чиллер охлаждает объем бака, далее компрессор выключается и при отсутствии технологической тепловой нагрузки или при малой темповой нагрузке компрессор не включается, пока вода в баке не нагреется на заданный дифференциал (как правило — 2 градуса). Бак имеет теплоизоляцию, которая препятствует быстрому нагреву охлажденного объема хладоносителя от нецелевых теплопритоков, т.е. не от теплоты технологического цикла. Таким образом, бак помогает нивелировать перерасход электроэнергии, при любом снижении интенсивности тепловой нагрузки на хладоноситель.

3.1. Формулы подбора бака-аккумулятора чиллера

Для подбора аккумуляторного бака промышленного чиллера необходимо отталкиваться от холодопроизводительности холодильной установки. 

Первый метод:

Приблизительный расчет минимального объема аккумуляторного бака, полученный эмпирическим методом:

V[литр] = Q0 · K, где:

Q0 — максимальная рабочая холодопроизводительность чиллера [кВт]

K — Коэффициент:

K = 7

Второй метод:

Адаптированная формула расчета объема аккумуляторного бака:

Примем для расчета [кДж/с] = [кВт]

m[тонн] = Q0 [кДж/с] · 60 сек  / С · dT, где:

Q0 — максимальная рабочая холодопроизводительность чиллера [кВт]

С — теплоемкость охлаждаемой жидкости [кДж / кг · К]

dT — разность температур между начальной температурой охлаждения и конечной температурой охлаждения (она же температура поддержания) [°С]  снижение — температуры хладоносителя в баке за один запуск компрессора  — он же дифференциал на контроллере. Чаще всего, этот дифференциал принимают равным 2 градуса.