Kako izbrati primeren industrijski hladilnik?

Eden od najbolj prepričljivih razlogov za namestitev hladilnika je zmanjšanje izpada proizvodnje z neprekinjeno zaščito, ki jo zagotavlja pri odstranjevanju toplote iz dragocene in temperaturno občutljive procesne opreme.

 

Hkrati hladilnik prihrani vodo in s tem povezane stroške z recirkulacijo in ponovno uporabo lastnega dovoda vode v obratu. Stroški hladilne vode se lahko hitro seštejejo, zlasti če procesna oprema deluje več izmen na dan. Ko v sistem vnesete hladilnik, lahko obidete stroške in potrebo po nadzorovani oskrbi z vodo in odvajanju odpadne vode ter prispevate k znatnim prihrankom v okviru proizvodnih proračunov.

 

Poleg tega je z najnovejšimi dosežki v tehnologiji hladilnikov mogoče doseči povračilo investicije v zelo kratkem obdobju življenjske dobe opreme.

Pri določanju namestitve hladilnika je ključno imeti znanje o dejavnikih zmogljivosti hladilnika, da zagotovite ustrezno izbiro izdelka.

Ugotoviti je treba naslednje:

• vrsto procesne tekočine, ki bo uporabljena;
• temperatura hlajenja procesa;
• zahteve glede pretoka in tlaka;
• delovno okolje
• temperatura okolja
• potrebno velikost hladilnika in prostorske omejitve njegove lokacije.

Glavni dejavniki, ki jih je potrebno upoštevati pri razmisleku o ustreznih hladilnih tekočinah za postopek, so njihove lastnosti delovanja in združljivost opreme.

 

Učinkovitost hladilne tekočine temelji na njenih lastnostih pri določeni temperaturi. Ustrezni parametri so specifična toplota, viskoznost in točke zmrzišča/vrelišča. Obstaja neposredna povezava med specifično toploto in zmogljivostjo hlajenja.

 

Za ohranjanje celovitosti sistema in podaljšanje optimalnega delovanja je priporočljivo mešanje odstotka etilen ali propilen glikola z vodo (običajno v razponu od 10 do 50 %), kadar so potrebne nizke ali visoke nastavljene temperature.

 

Nastavljena temperatura bo vplivala na zmogljivost hlajenja hladilnika. Zmanjšanje temperature bo v večji meri obremenilo hladilni sistem in obratno v primeru zvišanja temperature. Obstaja neposredna povezava med temperaturo, nastavljeno pri hladilniku, in njegovo zmogljivostjo hlajenja. Zato je pomembno pregledati objavljene podatke o delovanju hladilnika v povezavi s predlagano namestitvijo. Istočasno pa je prav tako pomembno, da je, če je namestitev hladilnika predvidena za izpostavljeno mesto, poskrbljeno tudi za ustrezno mero zaščite brez zmrzovanjem, tj. za najnižjo temperaturo tekočine, ki med delovanjem zapusti hladilnik.

Medtem ko je pri konfiguriranju industrijskega hladilnega sistema glavni dejavnik, ki ga je treba upoštevati, življenjska doba črpalke, je treba na podlagi velikosti in zmogljivosti črpalke najprej opredeliti izgubo tlaka v sistemu in potrebno hitrost pretoka.
Tlak: Premajhna črpalka bo znižala hitrost pretoka tekočine v celotnem ciklu ohlajanja. Če je hladilnik opremljen z internim ventilom za sprostitev tlaka, bo pretok speljan obvodno ob postopku in nazaj v hladilnik. Če ni internega ventila za sprostitev tlaka, bo črpalka poskusila zagotoviti potrebni tlak in delovati pri t. i. mrtvem tlaku oz. limiti. Ko nastopi takšno stanje, lahko to drastično skrajša življenjsko dobo črpalke, tekočina preneha teči, tekočina v črpalki pa postane vroča ter se postopoma spremeni v paro in ovira črpalkino zmožnost ohlajanja, kar vodi v prekomerno obrabo ležajev, tesnil in rotorjev. Opredelitev izgube tlaka v celotnem sistemu zahteva namestitev merilnikov tlaka na začetku in koncu postopka, zatem pa koristi tlak črpalke za zagotavljanje vrednosti pri želeni hitrosti pretoka.
Hitrost pretoka: Nezadosten pretok v postopku bo nudil neustrezno izmenjavo toplote, zato pretok ne bo odstranil toplote, kar je potrebno za varno delovanje postopka. Ko se temperatura tekočine dvigne nad nastavljeno, se bodo še naprej dvignile tudi temperature površine/sestavnih delov, dokler ne bo dosežena stabilna temperatura, ki bo višja od začetno nastavljene. Večina sistemov hladilnikov podrobno navaja zahteve v zvezi s tlakom in pretokom. Pri navajanju potrebnega odvajanja toplotne obremenitve kot dela zasnove je treba upoštevati vse cevi, priključke, povezave in spremembe višine, ki so sestavni del sistema. Ti pomožni elementi lahko znatno povečajo zahteve po tlaku, če niso ustrezno dimenzionirani.

Temperatura okolja. Na zmožnost zračno hlajenega hladilnika, da razprši toploto, vpliva temperatura okolja. Razlog za to je, da hladilni sistem uporablja temperaturni gradient zraka v okolju/hladilnega sredstva za prenos toplote pri postopku kondenzacije. Naraščajoča temperatura zraka v okolju zmanjša temperaturni diferencial (ΔT) in posledično zmanjša skupni prenos toplote. Če hladilnik uporablja kondenzator, hlajen s tekočino, lahko imajo visoke temperature okolja negativen vpliv na ključne sestavne dele, kot so kompresor, črpalka in elektronika. Ti sestavni deli med delovanjem ustvarjajo toploto, višje temperature pa znižujejo njihovo življenjsko dobo. Smernice določajo, da je običajna najvišja temperatura okolja za hladilnike, ki niso na prostem, 40 °C.
Prostorske omejitve: Če želite vzdrževati ustrezno temperaturo zraka v okolju, je pomembno, da poskrbite za ustrezen prostor za kroženje zraka okoli hladilnika. Brez ustreznega pretoka zraka se zaradi kroženja neustrezne količine zraka ta hitro segreje. To vpliva na zmogljivost hladilnika in ga lahko posledično poškoduje.

Izbira prave velikosti hladilnika je ključna odločitev. Hladilnik premajhne velikosti bo vedno težava, saj ne bo nikoli uspel ustrezno hladiti opreme za postopek, temperatura vode v postopku pa ne bo stabilna. Nasprotno pa prevelik hladilnik nikoli ne bo mogel delovati na najvišji ravni učinkovitosti, stroški njegovega delovanja pa bodo višji. Če želite določiti pravo velikost enote za uporabo, je nujno, da poznate hitrost pretoka in toplotno energijo, ki jo oprema v postopku dodaja mediju za ohlajanje, tj. poznati morate spremembo temperature med vhodno in izhodno vodo, izraženo v ∆T. Formula, ki se uporablja za izračun: toplotna energija na sekundo (kar običajno imenujemo moč) = hitrost masovnega pretoka x določena toplotna zmogljivost x sprememba v temperaturi (∆T). Določena toplotna zmogljivost vode je nominalno izražena kot 4,2 kJ/kg K, a če vsebuje določen odstotek aditivov glikola, se ta vrednost poveča na 4,8 kJ /kg. K; opomba: 1 K = 1 °C in gostota vode je 1, tj. 1 l vode = 1 kg mase vode. Primer uporabe formule za opredelitev pravilne velikosti hladilnika z ustrezno močjo (kW) za upravljanje s hitrostjo pretoka vode 2,36 l/s (8,5 m3/h) s spremembo v temperaturi za 5°C: toplotna energija na sekundo (kJ/s ali kW) = 2,36 l/s (hitrost pretoka) x 5 °C (∆T) x 4,2 kJ/kg K (določena toplotna zmogljivost čiste vode), zahtevana velikost hladilnika = 49,6 kW. Alternativno pa je toplotna obremenitev, ki jo je treba ohladiti, morda že znana; v tem primeru pa je treba formulo na novo določiti za opredelitev spremembe v temperaturi (∆T), ki jo je mogoče zagotoviti z različnimi hitrostmi pretoka (to je dosegljivo s črpalkami različnih velikosti). Na izbiro velikosti lahko vplivajo tudi druge okoliščine. Načrtovanje za prihodnjo razširitev obrata, izpostavljenost visokim temperaturam zraka v okolju, lokacija ali visoka nadmorska višina so vse dejavniki, ki lahko vodijo do opredelitve enote drugačne velikosti.

Najnovejša napredna generacija industrijskih hladilnikov, enostavno vzdrževanje, varno delovanje, pametno krmiljenje in povezljivost so vrhunske funkcije izdelkov. Zasnovani so z razredom zaščite IP54 in zvočno izoliranimi okrovi, ki hladilnikom omogočajo delovanje v notranjih in zunanjih prostorih, celo pri temperaturah okolja do –45 °C. Posebej so zasnovani za enostaven dostop do nameščenih komponent, hladilnih sistemov na sprednji strani in sestava za kroženje vode za ohlajanje na zadnji strani. Široka vrata okrova in pametna zasnova skrajšata čas vzdrževanja in omogočata enostaven pregled za preprečitev okvar. Inovativni novi modeli na trgu se ponašajo s širokim razponom varnostnih pripomočkov, kot so stikala za pretok in ravni, termalne sonde, tlačne sonde, gretje ročične gredi in cedila, ki zagotavljajo varno delovanje hladilnika. Nadalje sistem za hlajenje s hermetičnim tesnilom preprečuje uhajanje hladilnega plina in ne zahteva nobenega vzdrževanja. Predpisi Združenega kraljestva FGAS zahtevajo letne, pri večjih hladilnih sistemih pa polletne preglede, ki jih opravi inženir, certificiran s strani FGAS. Rele faznega zaporedja zagotavlja, da v primeru nepravilne napeljave ni tveganja za poškodbe kompresorja. Pri teh novih različicah krmilnik z zaslonom na dotik deluje z energijsko učinkovitimi algoritmi, združuje vse hladilne senzorje v en sistem in v primeru odstopanja od obratovalnih parametrov pravočasno izda opozorila. Polna povezljivost je dosežena z vgrajeno pametno zmogljivostjo spremljanja na daljavo pri hladilnikih z močjo 11 kW in več. To zagotavlja podatke o uporabnikovem stroju v realnem času, in sicer v jasni obliki za zagotavljanje optimalne učinkovitosti.