Oikean teollisuusjäähdyttimen valitseminen

Yksi merkittävimmistä jäähdytinasennuksen tehtävistä on käyttökatkojen minimointi. Jäähdytin tarjoaa jatkuvaa suojausta poistamalla lämpöä arvokkaista ja lämpöherkistä prosessilaitteista. Samalla jäähdytin säästää vettä ja siihen liittyviä kustannuksia kierrättämällä ja käyttämällä uudelleen laitoksen omaa vedensyöttöä. Jäähdytysveden kustannukset voivat kasaantua nopeasti etenkin, jos prosessilaitteita käytetään useita vuoroja päivässä. Kun järjestelmään otetaan käyttöön jäähdytin, se voi kumota valvotun kunnallisen vedenjakelun ja jätevedenpoiston kustannukset ja tarpeen sekä synnyttää merkittäviä säästöjä tuotantobudjetissa. Lisäksi jäähdytystekniikan uusimmilla kehitysaskelilla pääomasijoitus voi maksaa itsensä takaisin erittäin nopeasti laitteen käyttöiän aikana.

Kun jäähdyttimen asennusta määritetään, jäähdyttimen suorituskykyyn liittyvät osatekijät ovat erittäin tärkeitä, jotta päädytään oikean tuotteen valintaan. Seuraavat asiat on otettava huomioon: käytettävän prosessinesteen tyyppi, prosessin jäähdytyslämpötila, virtaus- ja painevaatimukset, käyttöympäristö, ympäristön lämpötila, tarvittava jäähdyttimen koko ja sijainnin tilarajoitukset.

Tärkeimmät huomioon otettavat asiat jäähdytysnesteiden valinnassa ovat suorituskyky ja yhteensopivuus laitteiden kanssa. Jäähdytysnesteen suorituskyky perustuu sen ominaisuuksiin tietyssä lämpötilassa. Oleellisia parametreja ovat lämpö, viskositeetti ja jäätymis-/kiehumispiste. Tietyn lämmön ja jäähdytyskapasiteetin välillä on suora suhde. Jotta järjestelmä pysyy eheänä ja sen suorituskyky optimaalisena, on suositeltavaa sekoittaa veteen etyleeni- tai propyleeniglykolia (yleensä 10–50 %), kun edellytetään matalaa tai korkeaa lämpötilan asetusarvoa. Yhteensopivuuden suhteen kannattaa muistaa, että tiivisteiden varhaisen heikkenemisen ja korroosion mahdollisuus on yleistä vääränkokoisissa järjestelmissä. Siksi valmistusmateriaalit ja nesteiden ominaisuudet on otettava huomioon ja korroosionestoaineen lisäämistä jäähdytysnesteeseen suositellaan. Uusimmassa jäähdytintekniikassa keskipakopumppujen varastosäiliö ja hydrauliset osat on valmistettu ruostumattomasta teräksestä, mikä estää prosessiveden kontaminoitumisen ruostehiukkasista ja parantaa luotettavuutta ja lämpötilanhallintaa. Huippuluokan täysin alumiiniset mikrokanavalauhduttimet kestävät pitkään ilman korroosiota ja vaativat 30 % vähemmän kylmäainevarausta muihin lämmönvaihtimiin verrattuna.

Lämpötilan asetusarvo vaikuttaa jäähdyttimen jäähdytystehoon. Lämpötilan alentaminen kuormittaa jäähdytysjärjestelmää enemmän ja sen nostaminen tekee päinvastoin. Jäähdyttimen lämpötila ja kokonaisjäähdytyskapasiteetti ovat suorassa suhteessa toisiinsa. Siksi on tärkeää tarkistaa jäähdyttimen julkaistuista suorituskykytietoista laitteen soveltuvuus ehdotettuun asennukseen. Jos jäähdytin on tarkoitettu käytettäväksi suojattomalla työmaalla, on myös tärkeää määrittää tarvittava jäätymissuojaus, eli jäähdyttimen kylmin poistuvan nesteen lämpötila käytön aikana.

Vaikka pumpun käyttöikä on tärkeä tekijä teollista jäähdytysjärjestelmää määritettäessä, painehäviö järjestelmässä ja tarvittava virtausnopeus on määritettävä ensin pumpun koon ja suorituskyvyn mukaan.
Paine: Alikokoinen pumppu alentaa nesteen virtausnopeutta koko jäähdytyspiirissä. Jos jäähdyttimessä on sisäinen paineenrajoitus, virtaus ohjataan prosessin ympäri ja takaisin jäähdyttimeen. Jos sisäistä paineenrajoitusta ei ole, pumppu yrittää tuottaa tarvittavan paineen ja toimia niin kutsutulla tyhjäkäyntipaineella. Tässä tilassa pumpun käyttöikä voi lyhentyä merkittävästi. Neste lakkaa virtaamasta ja pumpussa oleva neste kuumenee, höyrystyy ja alkaa häiritä pumpun jäähdytyskykyä, mikä aiheuttaa laakereiden, tiivisteiden ja juoksupyörien liiallista kulumista.Järjestelmän painehäviön määrittäminen edellyttää prosessin tulo- ja lähtöpuolen painemittarien sijoittamista ja sen jälkeen pumpun paineen kohdistamista arvojen saamiseksi halutulla virtausnopeudella.
Virtausnopeus: Riittämätön virtaus prosessin läpi tuottaa puutteellisen lämmönsiirron, jolloin virtaus ei poista lämpöä prosessin turvallisen käytön edellyttämällä tavalla. Kun nesteen lämpötila nousee asetusarvon yli, myös pinnan/komponentin lämpötila jatkaa nousuaan, kunnes saavutetaan vakaa lämpötila, joka on alkuperäistä asetusarvoa korkeampi.Useimmat jäähdytinjärjestelmät erittelevät paine- ja virtausvaatimukset. Kun tarvittavan lämpökuorman poisto määritetään osaksi rakennetta, on tärkeää huomioida kaikki järjestelmän letkut, liittimet, liitännät ja korkeuden muutokset. Nämä lisäominaisuudet voivat lisätä painevaatimuksia merkittävästi, jos niitä ei ole mitoitettu asianmukaisesti.

Ympäristön lämpötila. Ympäristön lämpötila vaikuttaa ilmajäähdytteisen jäähdyttimen kykyyn poistaa lämpöä. Tämä johtuu siitä, että jäähdytysjärjestelmä käyttää ympäristön ilman / kylmäaineen lämpötilagradienttia, joka edistää lämmön siirtymistä kondensaatioprosessissa. Ympäristön lämpötilan nousu laskee lämpötilaeroa (ΔT) ja vähentää sen seurauksena kokonaislämmönsiirtoa. Jos jäähdytin käyttää nestejäähdytteistä lauhdutinta, korkea ympäristön lämpötila voi aiheuttaa negatiivisia vaikutuksia avainkomponentteihin, kuten kompressoriin, pumppuun ja elektroniikkaan. Nämä komponentit tuottavat lämpöä käytön aikana, ja korkeat lämpötilat lyhentävät niiden käyttöikää. Yleensä muiden kuin ulkokäyttöön tarkoitettujen jäähdyttimien ympäristön lämpötila saa olla enintään 40 °C.
Tilarajoitukset: Oikean ympäristön ilman lämpötilan ylläpitämisessä on tärkeää, että jäähdyttimen ympärillä on riittävästi ilmankiertotilaa. Ilman kunnollista virtausta riittämättömän ilmamäärän kierto kuumentaa jäähdytintä nopeasti. Tämä vaikuttaa jäähdyttimen suorituskykyyn ja voi vaurioittaa jäähdytintä.

Oikeankokoisen jäähdyttimen valitseminen on erittäin tärkeää. Liian pienikokoinen jäähdytin on aina ongelmallinen – se ei pysty kunnolla jäähdyttämään prosessilaitteistoa eikä prosessiveden lämpötila ole vakaa. Ylisuuri jäähdytin ei puolestaan koskaan toimi tehokkaimmalla tasollaan ja sen käyttö on kalliimpaa. Jotta voidaan määrittää oikea yksikön koko käyttökohdetta varten, on tiedettävä virtausnopeus ja lämpöenergia, jota prosessilaite lisää jäähdytysaineeseen, eli lämpötilan muutos tulo- ja lähtöveden välillä ilmaistuna arvolla ∆T. Laskentakaava on seuraava: lämpöenergia sekunnissa (kutsutaan myös tehoksi) = massavirtausnopeus × tietty lämpökapasiteetti × lämpötilan muutos (∆T)'. Veden ominaislämpökapasiteetti ilmaistaan nimellisesti arvolla 4,2 kJ / kg K, mutta jos se sisältää prosenttiosuuden glykolilisäaineita, arvoksi kasvaa 4,8 kJ / kg K. Huomautus: 1K = 1 °C ja veden tiheys on 1 eli 1 l vettä = 1 kg vesimassaa. Seuraavassa on esimerkki kaavan sovelluksesta, jolla määritetään oikeankokoinen (kW) jäähdytin käsittelemään veden virtausnopeutta 2,36 l/s (8,5 m3/h) 5 °C:n lämpötilan muutoksella: lämpöenergia sekunnissa (kJ/s tai kW) = 2,36 l/s (virtausnopeus) X 5 °C (∆T) X 4,2 kJ /kg K (puhtaan veden ominaislämpökapasiteetti), tarvittava jäähdyttimen koko = 49,6 kW. Vaihtoehtoisesti jäähdytettävä lämpökuorma voi olla jo tiedossa, jolloin kaavan voi järjestää uudelleen, jotta voidaan määrittää lämpötilaero (∆T), joka voidaan saavuttaa eri virtausnopeuksilla (saavutettavissa erikokoisilla pumpuilla). Koon valintaan voi vaikuttaa myös muita tekijöitä. Tuleva laitoksen laajentaminen, altistuminen korkeille ympäristön lämpötiloille tai sijainti korkeassa ilmanalassa voivat johtaa erikokoisten yksiköiden valintaan.

Uusimpien teollisuusjäähdyttimien keskeisiä ominaisuuksia ovat helppo huolto, käyttöturvallisuus sekä älykäs ohjaus ja liitettävyys. Niissä on esimerkiksi IP54-luokituksen mukainen, ääntä vaimentava kotelo, jonka ansiosta jäähdyttimiä voi käyttää sisällä tai ulkona jopa -45 °C:n lämpötilassa Ne on suunniteltu siten, että asennettuihin komponentteihin pääsee helposti käsiksi – jäähdytysjärjestelmät ovat edessä ja jäähdytysveden kiertokokoonpano takana. Leveät kotelon ovet ja älykäs rakenne lyhentävät huoltoaikoja ja helpottavat tarkastusta, mikä ehkäisee rikkoutumisia. Uusissa innovatiivisissa malleissa on laaja valikoima turvalaitteita, kuten virtaus- ja tasokytkimiä, lämpöantureita, paineantureita, kampikammion lämmittimiä ja siivilöitä, joiden avulla jäähdytin toimii turvallisesti. Lisäksi täysin ilmatiivis jäähdytysjärjestelmä estää kylmäainekaasun vuotamisen eikä vaadi huoltoa. Ison-Britannian FGAS-säädökset edellyttävät vuosittaista tarkastusta ja suuremmissa jäähdytysjärjestelmissä kahta FGAS-sertifioidun insinöörin suorittamaa tarkastusta vuodessa. Vaihejärjestysreleen ansiosta kompressori ei voi vaurioitua virheellisen johdotuksen vuoksi. Uusissa malleissa kosketusnäyttöohjain toimii energiatehokkaiden algoritmien kanssa, yhdistää kaikki jäähdyttimen anturit yhteen järjestelmään ja antaa oikea-aikaisia varoituksia käyttöparametrien poikkeamista. Sisäänrakennettu älykäs etävalvontatoiminto mahdollistaa täyden liitettävyyden 11 kW:n ja sitä suuremmissa jäähdyttimissä. Näin käyttäjän koneelle saadaan tietoja reaaliajassa selkeässä muodossa, mikä takaa optimaalisen tehokkuuden.