Чиллер
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( декабрь 2007 г. ) |
Чиллер — это машина, которая отводит тепло от жидкого хладагента посредством циклов сжатия пара , адсорбционного охлаждения или абсорбционного охлаждения . Эту жидкость затем можно циркулировать через теплообменник для охлаждения оборудования или другого технологического потока (например, воздуха или технической воды). В качестве необходимого побочного продукта охлаждение создает отходящее тепло , которое необходимо отводить в окружающую среду или, для большей эффективности, использовать для отопления. [ 1 ] В парокомпрессионных чиллерах может использоваться любой из множества различных типов компрессоров. Наиболее распространенными сегодня являются герметичные спиральные, полугерметичные винтовые или центробежные компрессоры. Конденсационная сторона чиллера может иметь воздушное или водяное охлаждение. Даже при жидкостном охлаждении чиллер часто охлаждается с помощью градирни с принудительной или принудительной тягой . Для работы абсорбционных и адсорбционных охладителей требуется источник тепла. [ 2 ] [ 3 ]
Охлажденная вода используется для охлаждения и осушения воздуха на коммерческих, промышленных и институциональных объектах среднего и крупного размера. Чиллеры с водяным охлаждением могут иметь жидкостное охлаждение (через градирни), воздушное или испарительное охлаждение. Системы с водяным или жидкостным охлаждением могут обеспечить преимущества в эффективности и воздействии на окружающую среду по сравнению с системами с воздушным охлаждением. [ 4 ]
Использование в кондиционерах
[ редактировать ]
В системах кондиционирования воздуха охлажденная охлаждающая жидкость, обычно охлажденная вода, смешанная с этиленгликолем , из охладителя установки кондиционирования или охлаждения обычно распределяется по теплообменникам или змеевикам в воздухообрабатывающих устройствах или других типах оконечных устройств, которые охлаждают воздух в системах кондиционирования воздуха. их соответствующее пространство(а). Затем вода возвращается в охладитель для повторного охлаждения. Эти охлаждающие змеевики передают явное и скрытое тепло от воздуха к охлажденной воде, таким образом охлаждая и обычно осушая воздушный поток. Типичный чиллер для систем кондиционирования имеет мощность от 50 кВт (170 тысяч БТЕ / ч ) до 7 МВт (24 миллиона БТЕ/ч), и как минимум два производителя (York International и LG) могут производить чиллеры мощностью до 21 МВт. (72 миллиона БТЕ/ч) охлаждение. [ 5 ] [ 6 ] Температура охлажденной воды (на выходе из чиллера) обычно находится в диапазоне от 1 до 7 °C (от 34 до 45 °F), в зависимости от требований применения. Обычно чиллеры получают воду температурой 12°C (температура на входе) и охлаждают ее до 7°C (температура на выходе). [ 7 ]
Когда чиллеры систем кондиционирования воздуха вышли из строя или требуют ремонта или замены, для подачи охлажденной воды могут использоваться аварийные чиллеры. Арендные чиллеры монтируются на прицепе , что позволяет быстро доставить их на площадку. Большие шланги для охлажденной воды используются для соединения арендованных чиллеров и систем кондиционирования воздуха. [ 8 ]
Использование в промышленности
[ редактировать ]В промышленности охлажденная вода или другая охлаждающая жидкость из чиллера прокачивается через технологическое или лабораторное оборудование. Промышленные чиллеры используются для контролируемого охлаждения изделий, механизмов и производственного оборудования в самых разных отраслях промышленности. Они часто используются в промышленности пластмасс, литье под давлением и выдувном формовании, смазочных маслах для металлообработки, сварочном оборудовании, литье под давлением и станках, химической обработке, производстве фармацевтических препаратов, производстве продуктов питания и напитков, обработке бумаги и цемента, вакуумных системах, рентгеновских установках. дифракция, источники питания и газотурбинные электростанции (см. Охлаждение воздуха на входе турбины#Паркомпрессионный охладитель ), аналитическое оборудование, полупроводники, охлаждение сжатого воздуха и газа. Они также используются для охлаждения специализированных устройств, нагревающихся до высоких температур, таких как аппараты МРТ и лазеры, в больницах, отелях и кампусах.
Чиллеры для промышленного применения могут быть централизованными, когда один охладитель обслуживает несколько потребностей в охлаждении, или децентрализованными, когда каждое приложение или машина имеет свой собственный охладитель. Каждый подход имеет свои преимущества. Также возможно сочетание как централизованных, так и децентрализованных чиллеров, особенно если требования к охлаждению одинаковы для некоторых приложений или точек использования, но не для всех.
Охлажденная вода используется для охлаждения и осушения воздуха на коммерческих, промышленных и институциональных объектах среднего и крупного размера. Жидкостные чиллеры могут иметь жидкостное, воздушное или испарительное охлаждение. В чиллерах с водяным или жидкостным охлаждением используются градирни , которые повышают термодинамическую эффективность чиллеров по сравнению с чиллерами с воздушным охлаждением. Это происходит из-за отвода тепла при температуре воздуха по влажному термометру или близкой к ней, а не из-за более высокой, а иногда и гораздо более высокой температуры по сухому термометру. Чиллеры с испарительным охлаждением обеспечивают более высокий КПД, чем чиллеры с воздушным охлаждением, но ниже, чем чиллеры с жидкостным охлаждением.
Чиллеры с жидкостным охлаждением обычно предназначены для установки и эксплуатации внутри помещений, охлаждаются отдельным водяным контуром конденсатора и подключаются к наружным градирням для отвода тепла в атмосферу.
Чиллеры с воздушным и испарительным охлаждением предназначены для установки и эксплуатации на открытом воздухе. Машины с воздушным охлаждением напрямую охлаждаются окружающим воздухом, механически циркулирующим непосредственно через змеевик конденсатора машины для отвода тепла в атмосферу. Машины с испарительным охлаждением аналогичны, за исключением того, что они распыляют водяной туман над змеевиком конденсатора, чтобы облегчить охлаждение конденсатора, что делает машину более эффективной, чем традиционная машина с воздушным охлаждением. Для любого из этих типов агрегатированных чиллеров с воздушным или испарительным охлаждением обычно не требуется выносная градирня.
Там, где это возможно, холодная вода, легко доступная в близлежащих водоемах, может использоваться непосредственно для охлаждения, замены или дополнения градирен. система охлаждения с глубоким источником воды в Торонто, Онтарио , Канада Примером может служить . Он использует холодную воду озера для охлаждения чиллеров, которые, в свою очередь, используются для охлаждения городских зданий через систему централизованного охлаждения . Возвратная вода используется для подогрева питьевой воды в городе, что желательно в этом холодном климате. Всякий раз, когда отвод тепла чиллера можно использовать в производственных целях, в дополнение к функции охлаждения возможен очень высокий тепловой КПД.
Технология парокомпрессионного чиллера
[ редактировать ]В парокомпрессионном охладителе обычно используется один из четырех типов компрессоров: поршневое сжатие, спиральное сжатие, винтовое сжатие и центробежное сжатие — все это механические машины, которые могут приводиться в движение электродвигателями , паровыми или газовыми турбинами . Использование электродвигателей в полугерметичной или герметичной конфигурации является наиболее распространенным методом привода компрессоров, поскольку электродвигатели могут эффективно и легко охлаждаться хладагентом, не требуя подачи топлива или вытяжной вентиляции, а также не требуются уплотнения вала, поскольку двигатель может работают на хладагенте, сокращая объемы технического обслуживания, утечки, эксплуатационные расходы и время простоя, хотя иногда используются открытые компрессоры. Охлаждающий эффект они производят посредством обратного цикла Ренкина , также известного как сжатие пара. Благодаря отводу тепла при испарительном охлаждении их коэффициенты полезного действия (COP) очень высоки; обычно 4,0 или более.
- КС
Современная технология парокомпрессионных холодильных машин основана на цикле «обратного Ренкина», известном как паровое сжатие. См. прилагаемую схему, на которой показаны основные компоненты холодильной системы.
Ключевые компоненты чиллера:
Холодильные компрессоры по сути представляют собой насос для газообразного хладагента. Производительность компрессора, и, следовательно, холодопроизводительность чиллера измеряется в потребляемых киловаттах (кВт), потребляемой мощности (л.с.) или объемный расход (м 3 /ч, фут 3 /час). Механизм сжатия газообразного хладагента различается в зависимости от модели. компрессоры, и каждый из них имеет свое применение. Общие холодильные компрессоры включают в себя возвратно-поступательные, спиральные, винтовые или центробежные. Они могут приводиться в движение электродвигателями, паровыми турбинами или газовые турбины. Компрессоры могут иметь встроенный двигатель определенного производителя или иметь открытый привод, что позволяет подключать другой тип механического соединения. Компрессоры также могут быть герметичными (сварными) или полугерметичными (скрепленными болтами).
В последние годы применение технологии привода с регулируемой скоростью (VSD) повысило эффективность парового компрессионные охладители. Первый преобразователь частоты был применен в холодильных машинах с центробежными компрессорами в конце 1970-х годов. стало нормой, поскольку стоимость энергии возросла. Сейчас преобразователи частоты применяются к вращательно-шнековым двигателям. и спиральные компрессоры.
Конденсаторы могут иметь воздушное, жидкостное или испарительное охлаждение. Конденсатор представляет собой теплообменник, позволяет теплу мигрировать из газообразного хладагента в воду или воздух. Конденсатор с воздушным охлаждением изготовлен из медных трубок (для потока хладагента) и алюминиевых ребер (для потока воздуха). Каждый Конденсаторы имеют разную стоимость материала и различаются по эффективности. С испарительным охлаждением конденсаторы, их КПД (КПД) очень высоки; обычно 4,0 или более. Конденсаторы с воздушным охлаждением устанавливаются и эксплуатируются на открытом воздухе и охлаждаются наружным воздухом, который часто прогоняется через конденсатор с помощью электрических вентиляторов . Конденсаторы с водяным или жидкостным охлаждением охлаждаются водой, которая, в свою очередь, часто охлаждается градирней .
Расширительное устройство ( TEV ) или устройство дозирования хладагента (RMD) ограничивает поток жидкого хладагента. вызывая падение давления, приводящее к испарению части хладагента; это испарение поглощает тепло от близлежащего жидкого хладагента. RMD расположен непосредственно перед испарителем, чтобы холодный газ в испарителе мог поглощать тепло от воды в испарителе. На стороне выхода испарителя имеется датчик RMD, который позволяет RMD регулировать поток хладагента в соответствии с требованиями конструкции чиллера.
Испарители могут быть пластинчатыми или кожухотрубными. Испаритель представляет собой теплообменник, который позволяет тепловая энергия мигрирует из потока воды в газообразный хладагент. При изменении состояния остальных Из жидкости в газ хладагент может поглощать большое количество тепла без изменения температуры.
Как работает технология поглощения
[ редактировать ]Термодинамический цикл абсорбционного охладителя приводится в действие источником тепла; это тепло обычно передается в охладитель посредством пара, горячей воды или сгорания. По сравнению с чиллерами с электрическим приводом, абсорбционные чиллеры имеют очень низкие требования к электроэнергии – очень редко суммарное потребление насоса раствора и насоса хладагента превышает 15 кВт. Однако его требования к тепловложению велики, а его коэффициент полезного действия часто составляет от 0,5 (одинарный эффект) до 1,0 (двойной эффект). Для той же холодопроизводительности абсорбционному охладителю требуется гораздо большая градирня, чем парокомпрессионному охладителю. Однако абсорбционные охладители с точки зрения энергоэффективности превосходны там, где имеется дешевое низкопотенциальное тепло или отходящее тепло. [ 9 ] В очень солнечном климате солнечная энергия используется для работы абсорбционных охладителей.
В однокорпусном абсорбционном цикле в качестве хладагента используется вода, а бромид лития в качестве абсорбента — . Именно сильное сродство этих двух веществ друг к другу заставляет цикл работать. Весь процесс происходит практически в полном вакууме.
- Насос для раствора : Разбавленный раствор бромида лития (концентрация 60%) собирается в нижней части корпуса абсорбера. Отсюда герметичный насос для раствора перемещает раствор через кожухотрубный теплообменник для предварительного нагрева.
- Генератор : После выхода из теплообменника разбавленный раствор перемещается в верхнюю оболочку. Раствор окружает пучок трубок, по которым подается пар или горячая вода. Пар или горячая вода передают тепло в ванну с разбавленным раствором бромида лития. Раствор закипает, направляя пары хладагента вверх в конденсатор, оставляя после себя концентрированный бромид лития. Концентрированный раствор бромида лития спускается в теплообменник, где охлаждается слабым раствором, перекачиваемым в генератор.
- Конденсатор : Пары хладагента мигрируют через туманоуловители в пучок трубок конденсатора. Пары хладагента конденсируются на трубках. Тепло отводится охлаждающей водой, которая движется внутри трубок. По мере конденсации хладагент собирается в желобе в нижней части конденсатора.
- Испаритель : Жидкий хладагент перемещается из конденсатора в верхнем корпусе вниз к испарителю в нижнем корпусе и распыляется на пучок трубок испарителя. Из-за чрезвычайного вакуума в нижнем кожухе (абсолютное давление 6 мм рт. ст. (0,8 кПа)) жидкий хладагент кипит при температуре примерно 39 °F (4 °C), создавая эффект хладагента. (Этот вакуум создается за счет гигроскопического действия – бромид лития имеет сильное сродство к воде – в абсорбере, расположенном непосредственно под ним.)
- Абсорбер : Когда пары хладагента мигрируют в абсорбер из испарителя, крепкий раствор бромида лития из генератора распыляется поверх пучка труб абсорбера. Крепкий раствор бромида лития фактически втягивает пары хладагента в раствор, создавая в испарителе экстремальный вакуум. Абсорбция паров хладагента раствором бромида лития также генерирует тепло, которое отводится охлаждающей водой. Теперь разбавленный раствор бромида лития собирается в нижней части нижнего корпуса и стекает в насос для раствора. Цикл охлаждения завершен, и процесс начинается снова. [ 10 ]
Промышленные холодильные машины
[ редактировать ]Промышленные чиллеры обычно представляют собой комплектные, блочные системы с замкнутым контуром, включающие холодильную установку, конденсатор и насосную станцию с рециркуляционным насосом, расширительным клапаном, устройством отключения при отсутствии потока, внутренним контролем холодной воды. Компрессоры могут быть двух типов – спиральные и винтовые, в зависимости от бюджета и ожидаемой от чиллера производительности. Внутренний резервуар помогает поддерживать температуру холодной воды и предотвращает резкие скачки температуры. Промышленные охладители с замкнутым контуром рециркулируют чистую охлаждающую жидкость или чистую воду с кондиционирующими добавками при постоянной температуре и давлении, чтобы повысить стабильность и воспроизводимость машин и инструментов с водяным охлаждением. Вода течет от чиллера к месту использования и обратно. [ нужна ссылка ]
Если разница температур воды между входом и выходом велика, то для хранения холодной воды будет использоваться большой внешний резервуар для воды. В этом случае охлажденная вода не поступает непосредственно из чиллера в систему, а поступает во внешний резервуар для воды, который действует как своего рода «температурный буфер». Резервуар холодной воды намного больше, чем внутренняя вода, поступающая из внешнего резервуара в систему, а обратная горячая вода из системы возвращается во внешний резервуар, а не в охладитель. [ нужна ссылка ]
Менее распространенные промышленные охладители с открытым контуром контролируют температуру жидкости в открытом резервуаре или отстойнике путем постоянной ее рециркуляции. Жидкость забирается из резервуара, прокачивается через охладитель и возвращается в резервуар. В промышленных водоохладителях вместо воздушного охлаждения используется водяное охлаждение. В этом случае конденсатор не охлаждает горячий хладагент окружающим воздухом, а использует воду, охлаждаемую градирней . Данная разработка позволяет снизить энергопотребление более чем на 15%, а также позволяет существенно уменьшить размеры чиллера за счет небольшой площади поверхности водяного конденсатора и отсутствия вентиляторов. Кроме того, отсутствие вентиляторов позволяет значительно снизить уровень шума. [ нужна ссылка ]
Большинство промышленных чиллеров используют охлаждение в качестве среды для охлаждения, но некоторые полагаются на более простые методы, такие как прохождение воздуха или воды через змеевики, содержащие хладагент, для регулирования температуры. Вода является наиболее часто используемым хладагентом в технологических холодильных машинах, хотя часто используются смеси хладагента (в основном вода с добавкой к хладагенту для улучшения отвода тепла). [ 11 ]
Выбор промышленного чиллера
[ редактировать ]Важные характеристики, которые следует учитывать при поиске промышленных чиллеров, включают общую стоимость жизненного цикла, источник питания, степень защиты чиллера, холодопроизводительность чиллера, мощность испарителя, материал испарителя, тип испарителя, материал конденсатора, производительность конденсатора, температуру окружающей среды, тип вентилятора двигателя, уровень шума, материалы внутренних трубопроводов, количество компрессоров, тип компрессора, количество контуров холодильника, требования к охлаждающей жидкости, температура нагнетания жидкости и COP (отношение холодопроизводительности при комнатной температуре к энергии, потребляемой всей системой охлаждения). чиллер в кВт). Для средних и крупных чиллеров этот показатель должен находиться в диапазоне от 3,5 до 7,0, причем более высокие значения означают более высокую эффективность. В США эффективность чиллера часто указывается в киловаттах на тонну охлаждения (кВт/RT).
Технические характеристики технологического насоса, которые важно учитывать, включают технологический поток, технологическое давление, материал насоса, эластомер и материал механического уплотнения вала, напряжение двигателя, электрический класс двигателя, степень защиты IP двигателя и мощность насоса. Если температура холодной воды ниже -5 °C, необходимо использовать специальный насос, который сможет перекачивать этиленгликоль в высоких концентрациях. Другие важные характеристики включают размер и материалы внутреннего резервуара для воды, а также ток полной нагрузки.
Функции панели управления, которые следует учитывать при выборе между промышленными холодильными машинами, включают панель местного управления, панель дистанционного управления, индикаторы неисправностей, индикаторы температуры и индикаторы давления.
Дополнительные функции включают аварийную сигнализацию, обход горячего газа, переключение городской воды и ролики. [ 10 ]
Съемные чиллеры также можно использовать в отдаленных районах, где может быть жарко и пыльно. [ 12 ]
Если уровень шума чиллера акустически неприемлем, инженеры по контролю шума установят шумоглушители , чтобы снизить уровень шума чиллера. Для более крупных чиллеров обычно требуется набор шумоглушителей, иногда называемый блоком глушителей.
Хладагенты
[ редактировать ]В парокомпрессионном охладителе используется хладагент в качестве рабочей жидкости внутри . Доступно множество вариантов хладагентов; При выборе чиллера необходимо сопоставить требования к температуре охлаждения применения и характеристикам охлаждения хладагента. Важными параметрами, которые следует учитывать, являются рабочие температуры и давления.
Существует несколько факторов окружающей среды, которые касаются хладагентов, а также влияют на будущую доступность холодильных машин. Это ключевой момент в периодическом режиме работы, когда большой охладитель может прослужить 25 лет и более. Необходимо учитывать потенциал разрушения озона (ODP) и потенциал глобального потепления (GWP) хладагента. Данные по ОРП и ПГП для некоторых из наиболее распространенных хладагентов, работающих на сжатие пара (с учетом того, что многие из этих хладагентов являются легковоспламеняющимися и/или токсичными): [ 13 ]
| Хладагент | ОДП | ПГП |
|---|---|---|
| Р12 | 1 | 2400 |
| 123 рэнда | 0.012 | 76 |
| Р134а | 0 | 1300 |
| Р22 | 0.05 | 1700 |
| R290 (пропан) | 0 | 3 |
| Р401а | 0.027 | 970 |
| Р404а | 0 | 3260 |
| Р407а | 0 | 2000 |
| R407c | 0 | 1525 |
| 408 рэндов | 0.016 | 3020 |
| Р409а | 0.039 | 1290 |
| Р410а | 0 | 1725 |
| 500 рэндов | 0.7 | ??? |
| Р502 | 0.18 | 5600 |
| 507 рэндов | 0 | 3300 |
| Р600а | 0 | 3 |
| R744 (СО 2 ) [ 14 ] | 0 | 1 |
| R717 (аммиак) | 0 | 0 |
| R718 (вода) [ 15 ] | 0 | 0 |
R12 — это ссылка ODP. CO 2 – это эталон ПГП.
В чиллерах, продаваемых в Европе, используются в основном R410a (70%), R407c (20%) и R134a (10%). [ 16 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Academia.edu — Поделитесь исследованием» . Академия.edu . Проверено 24 января 2022 г.
- ^ «Типы чиллеров — Руководство по покупке Thomas» . Thomasnet.com .
- ^ Эванс, Пол (26 сентября 2017 г.). «Абсорбционный охладитель, как это работает» . Thengineeringmindset.com .
- ^ III, Герберт В. Стэнфорд (19 апреля 2016 г.). Водоохладители и градирни HVAC: основы, применение и эксплуатация, второе издание . ЦРК Пресс. п. XVIII. ISBN 9781439862117 .
- ^ «Двойной центробежный охладитель YD» . Йорк.com .
- ^ «Центробежный чиллер | ОВиК | Бизнес» . LG.com .
- ^ Справочник по системам и оборудованию HVAC, 2008 г. (изд. SI). Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE). п. 42.1. Архивировано из оригинала 17 мая 2008 г. Проверено 21 мая 2008 г.
- ^ Запрос предложений № 946 — Аренда аварийных холодильных машин (PDF) . Государственный университет Монклера . Проверено 23 июля 2015 г.
- ^ «Преобразование низкопотенциального тепла в электроэнергию» . Архивировано из оригинала 21 октября 2017 г. Проверено 11 октября 2017 г.
- ^ Jump up to: а б «О чиллерах |» . Архивировано из оригинала 17 июня 2012 г. Проверено 6 июля 2012 г.
- ^ III, Герберт В. Стэнфорд (19 апреля 2016 г.). Водоохладители и градирни HVAC: основы, применение и эксплуатация, второе издание . ЦРК Пресс. п. 113. ИСБН 9781439862117 .
- ^ «Чиллеры Summit Matsu — чиллеры для горнодобывающей промышленности» . Matsu.com.au .
- ^ «Хладагенты» . Архивировано из оригинала 14 марта 2013 года . Проверено 5 июля 2013 г.
- ^ «R744 (Углекислый газ)» . Архивировано из оригинала 15 сентября 2013 года . Проверено 5 июля 2013 г.
- ^ Киликарслон, Али; Мюллер, Норберт (18 июля 2005 г.). «Сравнительное исследование воды как хладагента с некоторыми современными хладагентами» (PDF) . Межд. Дж. Энергетические ресурсы . 29 (11). Уайли: 947–959. Бибкод : 2005IJER...29..947K . дои : 10.1002/er.1084 . S2CID 42262281 .
- ^ «Статистические данные по рынку HVAC&R в Европе, на Ближнем Востоке и в Африке» . Eurovent-marketintelligence.eu . Проверено 24 января 2022 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- ^ тахвиеновин. «Информация о охладителе на персидском языке» . тахвиеновин (на персидском языке).