Πώς να επιλέξετε τον σωστό βιομηχανικό ψύκτη

Μεταξύ των πιο επιτακτικών λόγων για μια εγκατάσταση ψύκτη είναι η ελαχιστοποίηση του χρόνου εκτός λειτουργίας μέσω της συνεχούς προστασίας που παρέχει για τη μείωση της θερμοκρασίας σε πολύτιμο και ευαίσθητο στη θερμοκρασία εξοπλισμό επεξεργασίας. Ταυτόχρονα, ένας ψύκτης εξοικονομεί νερό και συναφή κόστη με την επανακυκλοφορία και την επαναχρησιμοποίηση του νερού του ίδιου του σταθμού. Το κόστος του νερού ψύξης μπορεί να αυξηθεί γρήγορα, ειδικά αν ο εξοπλισμός επεξεργασίας λειτουργεί πολλές βάρδιες την ημέρα. Όταν ένας ψύκτης εισάγεται στο σύστημα, μπορεί να παρακάμψει το κόστος και την ανάγκη για ελεγχόμενη παροχή νερού από το δημοτικό δίκτυο υδροδότησης και απόρριψη λυμάτων και να συμβάλει σε σημαντική εξοικονόμηση πόρων στο πλαίσιο των προϋπολογισμών παραγωγής. Επιπλέον, με τις τελευταίες εξελίξεις στην τεχνολογία των ψυκτών, η απόσβεση των επενδύσεων κεφαλαίου μπορεί να πραγματοποιηθεί σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα της διάρκειας ζωής του εξοπλισμού.

Κατά τον καθορισμό μιας εγκατάστασης ψύκτη, η πρακτική γνώση των παραγόντων απόδοσης του ψύκτη έχει κρίσιμη σημασία για τη σωστή εφαρμογή του προϊόντος. Αυτό που πρέπει να προσδιοριστεί είναι: ο τύπος του υγρού επεξεργασίας που θα χρησιμοποιηθεί, η θερμοκρασία ψύξης της επεξεργασίας, οι απαιτήσεις ροής και πίεσης, το περιβάλλον λειτουργίας, η θερμοκρασία περιβάλλοντος, το απαιτούμενο μέγεθος ψύκτη και οι χωρικοί περιορισμοί όσον αφορά τη θέση του.

Οι κύριοι παράγοντες που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την εξέταση των κατάλληλων υγρών ψύξης για μια επεξεργασία είναι τα χαρακτηριστικά απόδοσης και η συμβατότητά τους με τον εξοπλισμό. Η απόδοση ενός ψυκτικού υγρού βασίζεται στις ιδιότητές του σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Οι σχετικές παράμετροι είναι η ειδική θερμότητα, το ιξώδες και τα σημεία κατάψυξης/βρασμού ενός υγρού. Υπάρχει άμεση σχέση μεταξύ της ειδικής ικανότητας θέρμανσης και της ικανότητας ψύξης. Για να διατηρηθεί η ακεραιότητα του συστήματος και να παραταθεί η βέλτιστη απόδοση, συνιστάται να αναμιγνύετε με νερό ένα ποσοστό αιθυλενογλυκόλης ή προπυλενογλυκόλης (τυπικά στο εύρος 10 έως 50%), όταν απαιτούνται χαμηλές ή υψηλές τιμές ρύθμισης θερμοκρασίας. Όσον αφορά τη συμβατότητα, οι πιθανότητες διάβρωσης και πρώιμης υποβάθμισης των τσιμουχών είναι κοινά σημεία αστοχίας για συστήματα με ακατάλληλο μέγεθος. Για τον λόγο αυτόν, τα υλικά κατασκευής και η φύση των υγρών θα πρέπει να αποτελούν σημαντικό ζήτημα και για αυτό συνιστάται η συμπερίληψη ενός αντιδιαβρωτικού στο ψυκτικό υγρό. Ωστόσο, στις πιο πρόσφατες εξελίξεις της τεχνολογίας των ψυκτών, η δεξαμενή αποθήκευσης και τα υδραυλικά μέρη φυγοκεντρικών αντλιών είναι κατασκευασμένα από ανοξείδωτο χάλυβα για να αποτρέπουν τη μόλυνση του νερού επεξεργασίας από σωματίδια σκουριάς, καθώς και για να παρέχουν υψηλότερα επίπεδα αξιοπιστίας και ελέγχου θερμοκρασίας. Ομοίως, οι υπερσύγχρονοι πυκνωτές microchannel αλουμινίου είναι σχεδιασμένοι για να παρέχουν μεγάλη διάρκεια ζωής χωρίς διάβρωση και απαιτούν 30% λιγότερη ποσότητα ψυκτικού μέσου σε σύγκριση με άλλους τύπους εναλλάκτη θερμότητας.

Η καθορισμένη θερμοκρασία θα επηρεάσει την ικανότητα ψύξης ενός ψύκτη. Η μείωση της θερμοκρασίας θα αυξήσει το φορτίο στο σύστημα ψύξης και το αντίστροφο συμβαίνει για την αύξησή του. Υπάρχει μια άμεση σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας στην οποία έχει ρυθμιστεί ο ψύκτης και της συνολικής ικανότητας ψύξης του. Ως εκ τούτου, είναι σημαντικό να επανεξεταστούν τα δημοσιευμένα δεδομένα απόδοσης του ψύκτη σε σχέση με την προτεινόμενη εγκατάσταση. Ταυτόχρονα, εάν ο ψύκτης πρόκειται να τοποθετηθεί σε εκτεθειμένο χώρο, είναι εξίσου σημαντικό να καθοριστεί το επίπεδο της απαιτούμενης προστασίας από παγετό, δηλαδή η ψυχρότερη θερμοκρασία του υγρού που φεύγει από τον ψύκτη κατά τη λειτουργία.

Παρόλο που η διάρκεια ζωής της αντλίας αποτελεί πρωταρχικό μέλημα κατά τη διαμόρφωση ενός βιομηχανικού συστήματος ψύξης, πρέπει πρώτα να καθορίζονται η απώλεια πίεσης σε όλο το σύστημα και ο απαραίτητος ρυθμός ροής με βάση το μέγεθος και την απόδοση της αντλίας.
Πίεση: Μια αντλία μικρότερου μεγέθους μειώνει τον ρυθμό ροής του υγρού σε ολόκληρο τον βρόχο ψύξης. Εάν ο ψύκτης είναι εξοπλισμένος με εσωτερική εκτόνωση πίεσης, η ροή θα εκτρέπεται γύρω από τη διαδικασία και θα επιστρέφει στον ψύκτη. Εάν δεν υπάρχει εσωτερική εκτόνωση πίεσης, η αντλία θα επιχειρήσει να παράσχει την απαραίτητη πίεση και θα λειτουργεί με πίεση χωρίς ροή ή περιορισμό. Όταν συμβεί αυτό, η διάρκεια ζωής της αντλίας μπορεί να μειωθεί δραστικά. Το υγρό σταματά να ρέει και το υγρό στην αντλία θερμαίνεται, τελικά εξατμίζεται και διαταράσσει την ικανότητα ψύξης της αντλίας, οδηγώντας σε υπερβολική φθορά των ρουλεμάν, των τσιμουχών και των πτερωτών. Για τον προσδιορισμό της απώλειας πίεσης σε ένα σύστημα απαιτούνται μανόμετρα θέσης στην είσοδο και την έξοδο της επεξεργασίας και, στη συνέχεια, εφαρμογή πίεσης στην αντλία για τη λήψη τιμών στον επιθυμητό ρυθμό ροής.
Ρυθμός ροής: Η ανεπαρκής ροή κατά την επεξεργασία θα προκαλέσει ανεπαρκή μεταφορά θερμότητας, και η ροή δεν θα απομακρύνει τη θερμότητα που είναι απαραίτητο να απομακρυνθεί για την ασφαλή λειτουργία της διαδικασίας. Καθώς η θερμοκρασία του υγρού αυξάνεται πέρα από το σημείο ρύθμισης, οι θερμοκρασίες της επιφάνειας/των εξαρτημάτων θα συνεχίσουν επίσης να αυξάνονται μέχρι να επιτευχθεί σταθερή θερμοκρασία μεγαλύτερη από την αρχική τιμή ρύθμισης. Στα περισσότερα συστήματα ψύξης αναφέρονται λεπτομερώς οι απαιτήσεις πίεσης και ροής. Κατά τον καθορισμό της απαραίτητης αφαίρεσης θερμικού φορτίου στο πλαίσιο του σχεδιασμού, είναι σημαντικό να λαμβάνονται υπόψη όλοι οι εύκαμπτοι σωλήνες, τα εξαρτήματα, οι συνδέσεις και οι αλλαγές υψομέτρου που αποτελούν μέρος του συστήματος. Αυτά τα βοηθητικά χαρακτηριστικά μπορούν να αυξήσουν σημαντικά τις απαιτήσεις πίεσης, εάν δεν έχουν το κατάλληλο μέγεθος.

Θερμοκρασία περιβάλλοντος. Η ικανότητα ενός αερόψυκτου ψύκτη να διασκορπίζει τη θερμότητα επηρεάζεται από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Αυτό συμβαίνει επειδή το σύστημα ψύξης χρησιμοποιεί τη βαθμίδα θερμοκρασίας αέρα περιβάλλοντος/ψυκτικού για να υπάρξει μεταφορά θερμότητας για τη διαδικασία συμπύκνωσης. Η αύξηση της θερμοκρασίας του αέρα περιβάλλοντος μειώνει τη διαφορά θερμοκρασίας (ΔT) και, στη συνέχεια, μειώνει τη συνολική μεταφορά θερμότητας. Αν ο ψύκτης χρησιμοποιεί έναν υγρόψυκτο συμπυκνωτή, οι υψηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος μπορεί να εξακολουθούν να έχουν αρνητικές επιπτώσεις σε βασικά εξαρτήματα, όπως ο αεροσυμπιεστής, η αντλία και τα ηλεκτρονικά συστήματα. Αυτά τα εξαρτήματα παράγουν θερμότητα κατά τη λειτουργία και οι υψηλές θερμοκρασίες μειώνουν τη διάρκεια ζωής τους. Ενδεικτικά, η τυπική μέγιστη θερμοκρασία περιβάλλοντος για μη εξωτερικούς ψύκτες είναι 40 °C.
Χωρικοί περιορισμοί: Για να διατηρηθεί η σωστή θερμοκρασία του αέρα περιβάλλοντος, είναι σημαντικό να υπάρχει επαρκής χώρος για την κυκλοφορία του αέρα γύρω από τον ψύκτη. Χωρίς τη σωστή ροή αέρα, η επανακυκλοφορία ενός ανεπαρκούς όγκου αέρα τον θερμαίνει γρήγορα. Αυτό επηρεάζει την απόδοση του ψύκτη και ενδέχεται να προκαλέσει ζημιά στη μονάδα του ψύκτη.

Η επιλογή ενός ψύκτη κατάλληλου μεγέθους είναι μια κρίσιμη απόφαση. Ένας ψύκτης με μικρότερο μέγεθος θα αποτελεί πάντα πρόβλημα – δεν θα είναι ποτέ δυνατή η σωστή ψύξη του εξοπλισμού επεξεργασίας και η θερμοκρασία του νερού επεξεργασίας δεν θα είναι σταθερή. Αντίθετα, ένας ψύκτης μεγάλου μεγέθους δεν θα μπορεί ποτέ να λειτουργήσει στο πιο αποδοτικό επίπεδο και θα είναι πιο δαπανηρός στη λειτουργία του. Για να καθορίσετε το σωστό μέγεθος της μονάδας για την εφαρμογή, είναι απαραίτητο να γνωρίζετε την παροχή και τη θερμική ενέργεια που προσθέτει ο εξοπλισμός επεξεργασίας στο ψυκτικό μέσο, δηλ. τη μεταβολή της θερμοκρασίας μεταξύ του νερού εισόδου και εξόδου, εκφρασμένη ως ∆T. Ο τύπος υπολογισμού είναι: θερμική ενέργεια ανά δευτερόλεπτο (ή κοινώς γνωστή ως ισχύς) = ρυθμός ροής μάζας × ειδική θερμοχωρητικότητα × μεταβολή της θερμοκρασίας (∆T)’. Η ειδική θερμοχωρητικότητα του νερού εκφράζεται ονομαστικά ως 4,2 kJ / kg K, αλλά αν περιέχει ένα ποσοστό πρόσθετων γλυκόλης, αυτή η τιμή αυξάνεται στα 4,8 kJ / kg. K Σημείωση: 1K = 1°C και η πυκνότητα του νερού είναι 1, δηλ. 1l όγκου νερού = 1kg μάζας νερού. Ακολουθεί ένα παράδειγμα της εφαρμογής του μαθηματικού τύπου για τον καθορισμό του κατάλληλου μεγέθους ψύκτη σε kW για τον χειρισμό του ρυθμού ροής του νερού 2,36 l/s (8,5 m3/hr) με μεταβολή θερμοκρασίας 5°C: θερμική ενέργεια ανά δευτερόλεπτο (kJ/s ή kW) = 2,36 l/s (ρυθμός ροής) X 5°C (∆T) X 4,2 kJ /kg K (ειδική θερμοχωρητικότητα καθαρού νερού), απαιτούμενο μέγεθος ψύκτη = 49,6 kW. Εναλλακτικά, το προς ψύξη θερμικό φορτίο μπορεί να είναι ήδη γνωστό, οπότε ο μαθηματικός τύπος μπορεί να επαναταξινομηθεί για να προσδιοριστεί η διαφορά θερμοκρασίας (∆T) που μπορεί να επιτευχθεί με διαφορετικούς ρυθμούς ροής (που μπορούν να επιτευχθούν με διαφορετικά μεγέθη αντλίας). Ενδέχεται να υπάρχουν και άλλες συνθήκες που μπορούν να επηρεάσουν την επιλογή μεγέθους. Ο σχεδιασμός για μελλοντική επέκταση της μονάδας, η έκθεση σε υψηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος ή η θέση σε μεγάλα υψόμετρα θα μπορούσαν να οδηγήσουν όλα στον καθορισμό μονάδας διαφορετικού μεγέθους.

Στην τελευταία, προηγμένη γενιά βιομηχανικών ψυκτών, η ευκολία συντήρησης, η λειτουργική ασφάλεια, ο έξυπνος έλεγχος και η συνδεσιμότητα αποτελούν ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των σχεδιασμών τους. Για παράδειγμα, είναι κατασκευασμένοι με ηχομονωτικά περιβλήματα κατηγορίας IP54 που επιτρέπουν στους ψύκτες να λειτουργούν σε εσωτερικούς ή εξωτερικούς χώρους, ακόμα και σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος έως -45°C. Είναι ειδικά σχεδιασμένοι για εύκολη πρόσβαση στα εγκατεστημένα εξαρτήματα - συστήματα ψύξης στο μπροστινό μέρος και στο συγκρότημα κυκλοφορίας του νερού ψύξης στο πίσω μέρος. Οι φαρδιές πόρτες του ηχομονωτικού περιβλήματος και η έξυπνη διάταξη μειώνουν τον χρόνο συντήρησης και επιτρέπουν την εύκολη επιθεώρηση για την πρόληψη βλαβών. Τα καινοτόμα νέα μοντέλα στην αγορά διαθέτουν ευρεία γκάμα διατάξεων ασφαλείας, όπως διακόπτες ροής και στάθμης, θερμικούς αισθητήρες, αισθητήρες πίεσης, θέρμανση στροφαλοθαλάμου και φίλτρα πλέγματος, που επιτρέπουν στον ψύκτη να λειτουργεί με ασφάλεια. Επιπλέον, ένα πλήρως ερμητικά στεγανοποιημένο σύστημα ψύξης αποτρέπει τη διαρροή ψυκτικού αερίου και απαιτεί μηδενική συντήρηση. Σύμφωνα με τους κανονισμούς της FGAS του Ηνωμένου Βασιλείου, απαιτείται ετήσια και για μεγαλύτερα συστήματα ψύξης, εξαμηνιαία επιθεώρηση από πιστοποιημένο μηχανικό της FGAS. Η παροχή ενός ρελέ ακολουθίας φάσεων διασφαλίζει ότι δεν υπάρχει κίνδυνος ζημιάς του αεροσυμπιεστή σε περίπτωση εσφαλμένης καλωδίωσης. Σε αυτά τα νέα σχέδια, ο ελεγκτής οθόνης αφής λειτουργεί με ενεργειακά αποδοτικούς αλγόριθμους, συνδυάζει όλους τους αισθητήρες του ψύκτη σε ένα σύστημα και εκδίδει έγκαιρες προειδοποιήσεις σε περίπτωση απόκλισης από τις παραμέτρους λειτουργίας. Η πλήρης συνδεσιμότητα επιτυγχάνεται με ενσωματωμένη δυνατότητα έξυπνης απομακρυσμένης παρακολούθησης σε μεγέθη ψύκτη 11 kW και άνω. Με τον τρόπο αυτό, παρέχονται σε πραγματικό χρόνο τα δεδομένα του μηχανήματος του χρήστη σε σαφή μορφή, ώστε να διασφαλίζεται η βέλτιστη απόδοση.