Cách chọn máy làm mát công nghiệp thích hợp

Trong số những lý do thuyết phục nhất để lắp đặt máy làm mát là giảm thiểu thời gian dừng hoạt động thông qua khả năng bảo vệ liên tục mà máy làm mát mang lại trong việc loại bỏ nhiệt khỏi thiết bị xử lý nhạy nhiệt. Đồng thời, máy làm mát cũng tiết kiệm nước và chi phí liên quan bằng cách tuần hoàn và sử dụng lại nguồn cấp nước của chính nhà máy. Chi phí nước làm mát có thể tăng lên nhanh chóng, đặc biệt nếu thiết bị xử lý vận hành nhiều ca một ngày. Khi máy làm mát được đưa vào hệ thống, thành phần này có thể bỏ qua chi phí và nhu cầu của nguồn cung nước đô thị, được giám sát và xả nước thải, và góp phần vào khoản tiết kiệm đáng kể trong ngân sách sản xuất. Ngoài ra, với những phát triển mới nhất trong công nghệ làm mát, bạn có thể thu lại lãi đầu tư vốn trong một khoảng thời gian rất ngắn với tuổi thọ thiết bị.

Khi xác định một hệ thống máy làm mát, kiến thức thực hành của hệ số hiệu suất bộ làm mát có tính quyết định trong việc có được sản phẩm phù hợp. Những điều cần xác định bao gồm: loại chất lỏng xử lý sẽ được sử dụng; nhiệt độ làm mát quy trình; yêu cầu về dòng chảy và áp suất; môi trường vận hành; nhiệt độ xung quanh; kích cỡ bộ làm mát cần thiết và hạn chế không gian ở vị trí lắp đặt.

Các yếu tố chính cần ghi nhớ khi cân nhắc chất lỏng làm mát thích hợp cho một quy trình là các đặc tính hiệu suất và tính tương thích với hệ thống của chất lỏng. Hiệu suất của chất lỏng làm mát dựa trên các đặc tính của nó ở nhiệt độ đã cho. Những thông số liên quan bao gồm nhiệt, độ nhớt, và điểm đóng băng/sôi cụ thể. Nhiệt cụ thể và công suất làm mát có mối quan hệ trực tiếp. Để có thể duy trì tính toàn vẹn hệ thống và kéo dài hiệu suất tối ưu, bạn nên trộn ethylene hoặc propylene glycol với nước theo tỷ lệ (thông thường là 10 đến 50%) khi cần nhiệt độ điểm đặt cao hay thấp. Khi nói về tính tương thích, khả năng ăn mòn và sự xuống cấp sớm của các vòng đệm là các dạng hỏng hóc phổ biến đối với các hệ thống có kích thước không chính xác. Đó là lý do vật liệu chế tạo và bản chất của chất lỏng nên là điểm cân nhắc quan trọng, và cũng là lý do chất chống ăn mòn được khuyến nghị bao gồm trong chất lỏng làm mát. Tuy nhiên, trong những phát triển mới nhất về công nghệ làm mát, bồn chứa và các bộ phận thủy lực của bơm ly tâm được cấu tạo bằng thép không gỉ để ngăn các hạt gỉ nhiễm bẩn nước quy trình, cũng như cung cấp mức độ tin cậy và kiểm soát nhiệt độ cao hơn. Tương tự như vậy, thiết bị ngưng tụ vi kênh bằng nhôm hiện đại được thiết kế để mang lại tuổi thọ cao mà không bị ăn mòn và cần ít hơn 30% phí môi chất lạnh so với những loại thiết bị trao đổi nhiệt khác.

Nhiệt độ điểm đặt sẽ ảnh hưởng đến công suất làm mát của máy làm mát. Giảm nhiệt độ sẽ đặt nhiều tải hơn lên hệ thống làm lạnh, và ngược lại khi tăng. Có mối quan hệ trực tiếp giữa nhiệt độ thiết lập cho máy làm mát và tổng công suất làm mát. Vì vậy, điều quan trọng là xem lại dữ liệu hiệu suất đã công bố của bộ làm mát để biết tính thích hợp của hệ thống được đề xuất. Đồng thời, nếu máy lám mát được xác định sẽ dùng cho một cơ sở ngoài trời, việc thiết lập mức bảo vệ đóng băng, nghĩa là nhiệt độ chất lỏng thoát lạnh nhất của bộ làm mát trong khi vận hành cũng quan trọng không kém.

Mặc dù tuổi thọ bơm là điểm cân nhắc chính khi cấu hình hệ thống làm mát công nghiệp nhưng thất thoát áp suất trong toàn hệ thống và tốc độ lưu lượng cần thiết phải được xác định trước tiên bằng kích cỡ và hiệu suất bơm.
Áp suất: Bơm dưới cỡ sẽ giảm tốc độ lưu lượng chất lỏng đi qua toàn bộ vòng làm mát. Nếu máy làm mát được trang bị van giảm áp bên trong, dòng chảy sẽ được chuyển hướng quanh quy trình và vào lại máy làm mát. Nếu không có giảm áp suất bên trong, máy bơm sẽ cố gắng cung cấp áp suất cần thiết và chạy ở mức được gọi là áp suất đầu chết hoặc giới hạn. Khi tình trạng này xảy ra, tuổi thọ của bơm có thể giảm đáng kể; chất lỏng dừng chảy và chất lỏng trong bơm nóng lên, cuối cùng là bay hơi và ngắt quãng khả năng làm mát của bơm, dẫn đến mòn quá mức cho vòng bi,con dấu và cánh quạt. Xác định tổn thất áp suất trong toàn hệ thống yêu cầu áp suất kế định vị ở đầu nạp và xả của quy trình, sau đó áp dụng áp suất bơm để đạt giá trị ở tốc độ lưu lượng mong muốn.
Tốc độ lưu lượng: Lưu lượng không đủ qua quy trình sẽ tạo truyền nhiệt không đủ nên lưu lượng sẽ không loại bỏ nhiệt cần thiết để quy trình vận hành an toàn. Vì nhiệt độ chất lỏng tăng ngoài điểm đặt, nhiệt độ bề mặt/thành phần cũng sẽ tiếp tục tăng đến khi đạt nhiệt độ ổn định lớn hơn điểm đặt bàn đầu.Hầu hết hệ thống làm mát sẽ có yêu cầu lưu lượng và áp suất chi tiết. Khi xác định loại bỏ tải nhiệt cần thiết là một phần của thiết kế, điều quan trọng là tính đến tất cả ống, gá lắp, kết nối, và thay đổi độ cao tích hợp vào hệ thống. Những tính năng phụ trợ này có thể tăng đáng kể yêu cầu áp suất nếu không được định cỡ thích hợp.

Nhiệt độ xung quanh. Khả năng của máy làm mát được làm mát bằng khí trong việc phân tán nhiệt bị ảnh huổng bởi nhiệt độ xung quanh. Đó là vì hệ thống làm mạnh sử dụng gradient nhiệt độ môi chất lạnh/ không khí xung quanh để tạo ra truyền nhiệt cho quy trình ngưng tụ. Nhiệt độ không khí xung quanh tăng sẽ giảm chênh lệch nhiệt độ (ΔT) và sau đó giảm tổng truyền nhiệt. Nếu máy làm mát sử dụng bộ ngưng tụ làm mát bằng chất lỏng, nhiệt độ xung quanh cao vẫn có ảnh hưởng tiêu cực lên các thành phần chính chẳng hạn như máy nén khí, bơm, và các linh kiện điện tử. Những thành phần này tạo nhiệt trong khi vận hành, và lượng nhiệt tăng sẽ rút ngắn tuổi thọ của chúng. Theo nguyên tắc, nhiệt độ xung quanh tối đa thông thường cho máy làm mát không được định mức ngoài trời là 40°C.
Hạn chế không gian: Để duy trì nhiệt độ không khí xung quanh thích hợp, điều quan trọng là cung cấp đủ không gian tuần hoàn không khí quanh máy làm mát. Nếu không có luồng không khí thích hợp, sự tuần hoàn của lượng không khí không đủ sẽ nhanh chóng làm nó nóng lên. Điều này ảnh hưởng đến hiệu suất của máy làm mát và có khả năng làm hỏng bộ phận này.

Chọn đúng cỡ máy làm mát là một quyết định tối quan trọng. Bộ làm mát dưới cỡ sẽ luôn là một vấn đề – không bao giờ có khả năng làm mát thích hợp thiết bị quy trình và nhiệt độ nước quy trình sẽ không ổn định. Ngược lại, máy làm mát quá cỡ sẽ không bao giờ có thể hoạt động ở mức hiệu suất cao nhất và sẽ gây tốn kém hơn. Để xác định kích cỡ chính xác của thiết bị cần lắp đặt, bạn cần biết định mức dòng chảy và nhiệt năng mà thiết bị quy trình sẽ thêm vào môi trường làm mát, nghĩa là thay đổi trong nhiệt độ giữa nước nạp vào và xả ra, thể hiện bằng ∆T. Công thức tính là: nhiệt năng mỗi giây (hoặc phổ biến hơn là công suất) = tốc độ dòng chảy khối × nhiệt dung riêng × thay đổi nhiệt độ (∆T). Nhiệt dung riêng của nước được biểu thị trên danh nghĩa là 4,2 kJ/kg K nhưng nếu nước chứa một tỷ lệ phần trăm phụ gia glycol thì giá trị đó tăng lên 4,8 kJ/kg. Lưu ý K: 1K = 1°C và mật độ nước là 1 nghĩa là 1l nước = 1kg khối nước. Đây là ví dụ về cách áp dụng công thức để xác định kích cỡ bộ làm mát kW chính xác để xử lý tốc độ dòng chảy nước là 2,36 l/giây (8,5 m3/giờ) với thay đổi nhiệt độ là 5°C: nhiệt năng mỗi giây (kJ/giây hoặc kW) = 2,36 l/giây (Tốc độ dòng chảy) X 5°C (∆T) X 4,2 kJ /kg K (Nhiệt dung riêng của nước tinh khiết), kích cỡ bộ làm mát yêu cầu = 49,6 kW. Ngoài ra, có thể đã biết trước tải nhiệt cần làm mát, trong trường hợp đó, công thức có thể được sắp xếp lại để xác định chênh lệch nhiệt độ (∆T) có thể đạt được với các tốc độ dòng chảy khác nhau (có thể đạt được với các kích cỡ bơm khác nhau). Có thể có những tình huống khác ảnh hưởng đến lựa chọn kích cỡ. Lập kế hoạch mở rộng nhà máy trong tương lai, tiếp xúc với nhiệt độ xung quanh cao, hoặc vị trí ở độ cao lớn, tất cả có thể dẫn đến thông số kỹ thuật của cỡ thiết bị khác.

Trong thế hệ máy làm mát công nghiệp tiên tiến, mới nhất, dễ bảo trì, vận hành an toàn, điểu khiển thông minh và khả năng kết nối là những đặc điểm nổi bật trong thiết kế. Ví dụ: bộ làm mát có kết cấu định mức IP54, vỏ máy giảm âm cho phép bộ làm mát vận hành trong nhà hoặc ngoài trời, kể cả ở nhiệt độ xung quanh thấp đến -45°C. Máy được thiết kế đặc biệt để dễ tiếp cận các thành phần được lắp đặt − hệ thống làm lạnh ở phía trước và cụm tuần hoàn nước làm mát ở phía sau. Cửa vỏ máy rộng và bố cục thông minh giảm thời gian bảo trì và cho phép kiểm tra dễ dàng để ngăn hỏng hóc. Những kiểu máy mới cải tiến trên thị trường có một loạt thiết bị an toàn đa dạng, chẳng hạn như thiết bị chuyển mạch lưu lượng và mức, đầu dò nhiệt, đầu dò áp suất, hệ thống sưởi cacte và bộ lọc cho phép máy làm mát hoạt động an toàn. Ngoài ra, một hệ thống làm lạnh kín hoàn toàn sẽ ngăn khí môi chất lạnh rò rỉ và không cần bảo trì. Quy định FGAS của Vương quốc Anh yêu cầu kiểm tra hằng năm và một năm hai lần trên các hệ thống làm lạnh lớn hơn do kỹ sư được chứng nhận FGAs thực hiện. Việc cung cấp rơle thứ tự pha đảm bảo không có nguy cơ hư hỏng máy nén khí trong trường hợp đi dây sai. Trong những thiết kế mới này, bộ điều khiển màn hình cảm ứng vận hành bằng những thuật toán hiệu quả năng lượng, kết hợp tất cả cảm biến bộ làm mát vào một hệ thống và cấp cảnh báo kịp thời trong trường hợp có chênh lệch thông số vận hành. Khả năng kết nối đầy đủ đạt được bằng khả năng giám sát từ xa thông minh tích hợp sẵn trên bộ làm mát cỡ 11 Kw và cao hơn. Điều này cung cấp dữ liệu máy cho người dùng, theo thời gian thực, ở định dạng rõ ràng để đảm bảo hiệu suất tối ưu.