Så väljer du rätt industrikylare

Bland de mest övertygande skälen för en kylarinstallation är att minimera stilleståndstid tack vare det kontinuerliga skydd som gör att värme avlägsnas från värdefull och temperaturkänslig processutrustning. Samtidigt sparar en kylare på vatten och tillhörande kostnader genom att återcirkulera och återanvända anläggningens egen vattenförsörjning. Kostnaden för kylvatten kan öka snabbt, särskilt om processutrustning körs flera skift per dag. När ett kylaggregat introduceras i systemet kan det kringgå kostnaderna och behovet av en övervakad, kommunal vattenförsörjning och avtappning av avloppsvatten vilket bidrar till betydande besparingar i produktionsbudgeten. Med den senaste utvecklingen inom kylarteknik utgör kapitalinvesteringens återbetalningstid en mycket kort period av utrustningens totala livslängd.

När du specificerar en kylarinstallation är grundläggande kunskap om kylarens prestandafaktorer avgörande för att man ska få den rätta produkten. Det som behöver fastställas är: typen av processvätska som ska användas, processkylningens temperatur, flöde och tryckkrav, driftsmiljön, omgivningstemperaturen, den kylarstorlek som krävs och utrymmesbegränsningarna där den ska stå.

De viktigaste faktorerna att tänka på när man överväger lämpliga kylvätskor för en process, är deras prestandaegenskaper och kompatibilitet med utrustningen. Kylvätskans prestanda baseras på dess egenskaper vid en given temperatur. Relevanta parametrar är de specifika värme-, viskositets- och fryspunkterna. Det finns ett direkt samband mellan specifik värme- och kylningskapacitet. För att bibehålla systemets integritet och förlänga dess optimala prestanda, rekommenderas en blandning av etylen- eller propylenglykol med vatten (normalt i intervallet 10 till 50 %) när låga eller höga temperaturer krävs. När det gäller kompatibilitet är risken för korrosion och tidig nedbrytning av tätningar vanliga felkällor för system som inte är rätt storleksanpassade. Det är därför materialen i konstruktionen och typen av vätskor bör beaktas och varför det rekommenderas att korrosionsskyddsmedel tillsätts i kylvätskan. I den på senare tid utvecklade tekniken är dock lagringstankarna och centrifugalpumparnas hydrauliska delar konstruerade i rostfritt stål för att förhindra att processvattnet kontamineras av rostpartiklar, samt för att ge högre tillförlitlighet och temperaturkontroll. På samma sätt är toppmoderna mikrokanalkondensorer av aluminium konstruerade för att ge lång livslängd utan korrosion och dessa kräver 30 % mindre köldmedelsladdning jämfört med andra typer av värmeväxlare.

Börvärdestemperaturen påverkar en kylares kylkapacitet. Om temperaturen sänks ökar belastningen på kylsystemet och vice versa. Det finns ett direkt förhållande mellan temperaturen där kylaren har ställts in och dess totala kylkapacitet. Därför är det viktigt att granska om den publicerade informationen om kylarens prestanda är relevant för den föreslagna installationen. Om kylaren är avsedd för en utsatt plats är det av lika stor vikt att fastställa den nivå av frostskydd som krävs, dvs. den kallaste utgående temperaturen på vätskan som lämnar kylaren under drift.

Även om pumpens livslängd är en viktig faktor när du konfigurerar ett industriellt kylsystem måste tryckförlusten över hela systemet och den nödvändiga flödeshastigheten först bestämmas av pumpens storlek och prestanda.
Tryck: En underdimensionerad pump minskar vätskeflödet genom hela kylslingan. Om kylaren har utrustats med intern tryckavlastning avleds flödet runt processen och tillbaka till kylaren. Om det inte finns någon intern tryckavlastning försöker pumpen tillhandahålla nödvändigt tryck och arbeta med vad som brukar kallas ”dead-head” eller dämda punkten. När detta tillstånd inträffar kan pumpens livslängd förkortas drastiskt eftersom vätskan upphör att flöda och den vätska som finns i pumpen hettas upp och förångas. Och eftersom pumpen inte kyls leder värmen till överdrivet slitage på lager, tätningar och pumphjul.För att fastställa tryckförlusten i ett system krävs att tryckmätare placeras vid processens in- och utlopp varefter pumptryck tillämpas för att erhålla värden med den önskade flödeshastigheten.
Flöde: Otillräckligt flöde genom processen ger otillräcklig värmeöverföring eftersom flödet inte kan avlägsna den värme som krävs för säker drift av processen. När vätsketemperaturen ökar över börvärdet fortsätter yt-/komponenttemperaturen att stiga tills en stabil temperatur som är högre än det ursprungliga börvärdet uppnås.I de flesta kylarsystem beskrivs tryck- och flödeskraven i detalj. När du specificerar kraven på konstruktionens nödvändiga värmeavledning är det viktigt att ta hänsyn till alla slangar, kopplingar, anslutningar och höjdförändringar som är integrerade i systemet. Dessa tillkommande faktorer och funktioner kan avsevärt öka tryckkraven om de inte är rätt dimensionerade.

Omgivningstemperatur. En luftkyld kylares förmåga att avleda värme påverkas av omgivningstemperaturen. Detta beror på att kylsystemet använder den omgivande temperaturgradienten för luft/kylmedel för att inducera värmeöverföring för kondenseringsprocessen. En stigande omgivande lufttemperatur minskar temperaturskillnaden (ΔT) och minskar därmed den totala värmeöverföringen. Om kylaren har en vätskekyld kondensor kan höga omgivningstemperaturer ändå ha negativa effekter på viktiga komponenter som kompressor, pump och elektronik. Dessa komponenter genererar värme under drift och förhöjda temperaturer förkortar deras livslängd. Som en riktlinje är den typiska maximala omgivningstemperaturen 40 °C för kylare som inte är klassade för utomhusbruk.
Rumsliga begränsningar: För att bibehålla rätt omgivande lufttemperatur är det viktigt att tillhandahålla tillräckligt med luftcirkulationsutrymme runt kylaren. Utan rätt luftflöde värms luften snabbt upp när den återcirkulerar i ett utrymme med otillräcklig volym. Detta påverkar kylarens prestanda och kan skada kylarenheten.

Att välja en kylare med rätt storlek är av avgörande betydelse. Ett för litet kylaggregat innebär alltid problem – det klarar inte att kyla processutrustningen ordentligt och processvattentemperaturen hålls inte stabil. Ett överdimensionerat kylaggregat däremot, kan aldrig köras på sin mest effektiva nivå och blir därför dyrare i drift. För att fastställa rätt storlek på enheten för en tillämpning är det nödvändigt att känna till flödeshastigheten och den värmeenergi som processutrustningen tillför till kylmedlet, dvs. temperaturförändringen mellan inlopps- och utloppsvattnet, uttryckt som ∆T. Formeln för beräkning är värmeenergi per sekund (eller mer allmänt känt som effekt) = massflödeshastighet x specifik värmekapacitet x temperaturförändring (∆T). Vattnets specifika värmekapacitet uttrycks nominellt som 4,2 kJ/kg K, men om det innehåller en tillsatt procentandel glykol ökar värdet till 4,8 kJ/kg. K Obs! 1K = 1 °C och vattnets densitet är 1 dvs. 1 l vattenvolym = 1 kg vattenmassa. Här är ett exempel på formeltillämpning för att fastställa rätt kyleffekt i kW-storlek för att hantera ett vattenflöde på 2,36 l/s (8,5 m3/h) med en temperaturförändring på 5 °C: Värmeenergi per sekund (kJ/s eller kW) = 2,36 l/s (flödeshastighet) X 5 °C (∆T) x 4,2 kJ/kg K (specifik värmekapacitet för rent vatten), kylarstorlek som krävs = 49,6 kW. Alternativt kan den värmelast som ska kylas redan vara känd, i vilket fall formeln kan göras om för att fastställa temperaturskillnaden (∆T) som kan uppnås vid olika flödeshastigheter (möjliga med olika pumpstorlekar). Det kan finnas andra omständigheter som kan påverka storleksvalet. Planering för framtida utbyggnad av anläggningen, exponering för höga omgivningstemperaturer eller placering på hög höjd är faktorer som påverkar specifikationerna och kan kräva en enhet av annan storlek.

Med den senaste, avancerade generationen av industriella kylare är enkelt underhåll, driftsäkerhet och intelligent styrning och anslutning viktiga funktioner i konstruktionen. De är till exempel utrustade med IP54-klassade, ljuddämpande huvar som gör att kylarna kan arbeta inomhus eller utomhus även vid omgivningstemperaturer ned till −45 °C De är särskilt utformade för enkel åtkomst till installerade komponenter – kylsystem på framsidan och kylvattencirkulationsenhet på baksidan. Breda huvluckor och intelligent utformning minskar underhållstiden och gör det enkelt att inspektera för att förhindra haverier. De nya, innovativa modellerna på marknaden har ett brett utbud av säkerhetsanordningar såsom flödes- och nivåbrytare, termosonder, tryckgivare, vevhusuppvärmning och silar vilka gör att kylaren fungerar säkert. Dessutom förhindrar det hermetiskt tillslutna kylsystemet att köldmedium i gasfas läcker ut samt gör det underhållsfritt. Brittiska FGAS-föreskrifter kräver årliga inspektioner och på större kylsystem måste en tekniker som är certifierad för FGAS göra en årlig inspektion. Ett tillhandahållet fasföljdsrelä säkerställer att det inte finns någon risk för kompressorskada vid felaktig kabeldragning. I dessa nya konstruktioner arbetar en styrenhet med pekskärm med energieffektiva algoritmer och samlar kylarens alla givare till ett system som utfärdar varningar i rätt tid i händelse av avvikelser i driftsparametrarna. Fullständig anslutbarhet uppnås med den inbyggda, smarta fjärrövervakningsfunktionen på kylaggregat med storlek 11 kW och uppåt. Funktionen levererar maskindata i realtid i ett tydligt format till användaren, vilket säkerställer optimal effektivitet.