Sådan vælger man den rigtige industrikøler

Blandt de mest indlysende årsager til at installere en køler er en minimering af nedetiden gennem den konstante beskyttelse, den giver i form af varmeafledningen fra værdifuldt og temperaturfølsomt procesudstyr. Samtidig sparer en køler vand og dermed forbundne omkostninger ved at recirkulere og genbruge anlæggets egen vandforsyning. Udgifterne til kølevand kan hurtigt løbe op, især hvis procesudstyr kører i flere skift om dagen. Når en køler indføres i systemet, kan den omgå omkostningerne og behovet for en overvåget, kommunal vandforsyning og spildevandsudledning og bidrage til betydelige besparelser i produktionsbudgetterne. Med den seneste udvikling inden for kølerteknologi kan der desuden opnås investeringsafkast over en meget kort periode af udstyrets levetid.

Ved specifikationen af en kølerinstallation er et funktionskendskab til kølerens ydelsesfaktorer afgørende for at opnå den rette produkttilpasning. Det, der skal fastlægges, er: Den type procesvæske, der skal anvendes, proceskøletemperaturen, flow- og trykkravene, driftsmiljøet, omgivende temperatur, den nødvendige kølerstørrelse og de rumlige begrænsninger for dens placering.

De vigtigste faktorer, der skal tages i betragtning ved overvejelse af de rette kølevæsker til en proces, er deres ydeevnekarakteristika og udstyrets kompatibilitet. En kølevæskes ydeevne er baseret på dens egenskaber ved en given temperatur. De relevante parametre er specifikke varme-, viskositets- og fryse-/kogepunkter. Der er et direkte forhold mellem specifik varme- og kølekapacitet. For at opretholde systemets integritet og forlænge den optimale ydeevne anbefales det at blande en procentdel af etylen eller propylenglykol med vand (typisk i området 10 til 50 %), når der er behov for lave eller høje temperaturindstillingspunkter. Med hensyn til kompatibilitet er risikoen for korrosion og tidlig nedbrydning af pakninger almindelige fejltilstande i systemer, der er dimensioneret forkert. Derfor bør konstruktionsmaterialerne og væskernes beskaffenhed være en vigtig overvejelse, og derfor anbefales det at hælde et korrosionshæmmende middel i kølevæsken. I den seneste udvikling inden for kølerteknologi er opbevaringstanken og centrifugalpumpernes hydrauliske dele imidlertid konstrueret i rustfrit stål for at forhindre procesvandforurening med rustpartikler samt for at skabe øget driftssikkerhed og temperaturstyring. På samme måde er teknisk avancerede mikrokanalkondensatorer helt i aluminium designet til at give lang levetid uden korrosion og kræver 30 % mindre kølemiddelmængde sammenlignet med andre typer varmevekslere.

Temperaturindstillingspunktet påvirker kølerens kølekapacitet. Hvis temperaturen sænkes, belastes kølesystemet mere, og omvendt, hvis den øges. Der er et direkte forhold mellem den temperatur, køleren er indstillet til, og dens samlede kølekapacitet. Derfor er det vigtigt at gennemgå kølerens angivne ydelsesdata af hensyn til den foreslåede installation. Samtidig er det, hvis køleren er beregnet til et eksponeret miljø, lige så vigtigt at fastslå det påkrævede frostbeskyttelsesniveau, dvs. den koldeste væsketemperatur, der forlader køleren under drift.

Selv om pumpens levetid er en primær overvejelse ved konfiguration af en industrikøler, skal tryktab i hele systemet og den nødvendige flowhastighed først bestemmes af pumpens størrelse og ydeevne.
Tryk: En underdimensioneret pumpe reducerer væskeflowhastigheden gennem hele kølekredsløbet. Hvis køleren er udstyret med intern trykaflastning, ledes flowet rundt om processen og tilbage til køleren. Hvis der ikke er en intern trykaflastning, forsøger pumpen at levere det nødvendige tryk og køre ved det, der kaldes statisk løftehøjde eller grænsen. Når denne tilstand opstår, kan pumpens levetid reduceres drastisk. Væsken ophører med at løbe, og væsken i pumpen bliver varm og fordamper og forstyrrer til sidst pumpens evne til at køle, hvilket fører til overdreven slitage på lejer, pakninger og skovlhjul.Bestemmelse af tryktabet i et system kræver placering af trykmålere ved processens indløb og udløb og derefter påføring af pumpetryk for at opnå værdier med den ønskede flowhastighed.
Flowhastighed: Et utilstrækkeligt flow gennem processen medfører utilstrækkelig varmeoverførsel, så flowet ikke fjerner den varme, der er nødvendig for sikker drift af processen. Når væsketemperaturen stiger ud over indstillingsværdien, fortsætter overflade-/komponenttemperaturerne også med at stige, indtil en konstant temperatur, der er højere end den oprindelige indstillingsværdi, er nået.De fleste kølesystemer detaljerer tryk- og flowkravene. Når den nødvendige fjernelse af varmebelastningen specificeres som en del af designet, er det vigtigt at tage højde for alle de slanger, fittings, tilslutninger og højdeændringer, der udgør en del af systemet. Disse hjælpefunktioner kan øge trykkravene betydeligt, hvis de ikke dimensioneres korrekt.

Omgivende temperatur. En luftkølet kølers evne til at aflede varme påvirkes af den omgivende temperatur. Dette skyldes, at kølesystemet bruger temperaturgradienten for omgivende luft/kølemiddel til at fremkalde varmeoverførsel til kondenseringsprocessen. En stigende omgivende lufttemperatur reducerer temperaturforskellen (ΔT) og reducerer derefter den samlede varmeoverførsel. Hvis køleren bruger en væskekølet kondensator, kan høje omgivelsestemperaturer stadig have negative virkninger på vigtige komponenter som f.eks. kompressor, pumpe og elektronik. Disse komponenter genererer varme under drift, og forhøjede temperaturer forkorter deres levetid. Som en retningslinje er den typiske maksimale omgivende temperatur 40 °C for kølere, som ikke er klassificeret til udendørs brug.
Rumlige begrænsninger: For at opretholde den korrekte omgivende lufttemperatur er det vigtigt at sørge for tilstrækkelig luftcirkulation omkring køleren. Uden korrekt luftstrøm varmes recirkulationen af en utilstrækkelig luftmængde hurtigt op. Dette påvirker kølerens ydeevne og kan potentielt beskadige køleenheden.

Det er afgørende at vælge en korrekt dimensioneret køler. En for lille køler udgør altid et problem – aldrig i stand til at køle procesudstyret ordentligt, og procesvandets temperatur bliver ustabil. I modsætning hertil vil en overdimensioneret køler aldrig kunne køre på dens mest effektive niveau og vise sig at være dyrere at bruge. For at bestemme den korrekte dimensionering af enheden til anvendelsesformålet er det nødvendigt at kende flowhastigheden og den varmeenergi, som procesudstyret tilfører kølemediet, dvs. temperaturændringen mellem indløbs- og udløbsvandet, udtrykt som ∆T. Formlen til beregningsformålet er: Varmeenergi pr. sekund (eller mere almindeligt kendt som effekt) = masseflowhastighed × specifik varmekapacitet × temperaturændring (∆T). Vandets specifikke varmekapacitet udtrykkes nominelt som 4,2 kJ/kg K, men hvis det indeholder en procentdel glykoladditiver, øges værdien til 4,8 kJ/kg K. Bemærk: 1 K = 1 °C, og vands densitet er 1, dvs. 1 l vandmængde = 1 kg vandmasse. Her er et eksempel på anvendelse af formlen til bestemmelse af den korrekte kW-dimensionerede køler til håndtering af en vandflowhastighed på 2,36 l/s (8,5 m3/time) med en temperaturændring på 5 °C: Varmeenergi pr. sekund (kJ/s eller kW) = 2,36 l/s (flowhastighed) × 5 °C (∆T) × 4,2 kJ/kg K (specifik varmekapacitet for rent vand), kølerstørrelse påkrævet = 49,6 kW. Alternativt kan den varmebelastning, der skal køles, allerede kendes, i hvilket tilfælde formlen kan omdefineres for at bestemme den temperaturforskel (∆T), der kan opnås med forskellige flowhastigheder (kan opnås med forskellige pumpestørrelser). Der kan være andre omstændigheder, der kan påvirke valg af størrelse. Planlægning af fremtidig udvidelse af anlægget, udsættelse for høje omgivende temperaturer eller placering i store højder kan alle føre til specifikation af en anden størrelse enhed.

I den nyeste, avancerede generation af industrikølere er nem vedligeholdelse, driftssikkerhed og intelligent styring samt tilslutningsmuligheder vigtige funktioner i designet. De er f.eks. konstrueret med IP54-klassificerede, lyddæmpede kabinetter, der gør det muligt for kølere at køre indendørs eller udendørs, selv ved omgivende temperaturer ned til -45 °C. De er specielt designet til nem adgang til de installerede komponenter − kølesystemer foran og kølevandscirkulationsenheden på bagsiden. Brede kabinetsdøre og intelligent layout reducerer vedligeholdelsestiden og giver mulighed for nem inspektion for at forhindre nedbrud. Innovative nye modeller på markedet har et bredt udvalg af sikkerhedsanordninger som f.eks. flow- og niveaukontakter, termiske følere, trykfølere, opvarmning af krumtaphuset og filtersier, som gør det muligt for køleren at fungere sikkert. Desuden forhindrer et helt hermetisk forseglet kølesystem udslip af kølemiddelgas og kræver ingen vedligeholdelse. FGAS-regulativerne i Storbritannien kræver en årlig, og på større kølesystemer, halvårlig inspektion udført af en FGA-certificeret tekniker. Indsættelsen af et fasesekvensrelæ sikrer, at der ikke er risiko for kompressorskader i tilfælde af forkert ledningsføring. I disse nye design kører en styreenhed med berøringsskærm med energieffektive algoritmer, kombinerer alle kølerens følere i ét system og udsender rettidige advarsler i tilfælde af afvigelser fra driftsparametrene. Komplette tilslutningsmuligheder opnås med indbygget intelligent fjernovervågning på kølere i størrelserne 11 kW og derover. Dette giver brugeren maskindata i realtid i et tydeligt format for at sikre optimal effektivitet.