Чиллеры для экструдеров: значение, применение и подбор под экструзионную линию

Производим чиллеры ВМТ-Ксирон холодопроизводительностью от 2 до 1000 кВт для охлаждения экструзионных линий: калибрационных ванн, охлаждаемых валков, зоны загрузки и редуктора. Ходовые мощности 5–25 кВт держим на складе, отгрузка за 1–3 дня; под заказ — 65 рабочих дней. Ниже — инженерный разбор: где экструдер отдаёт тепло, какая температура воды нужна каждому узлу, как подключить ванну к чиллеру и как посчитать мощность по производительности линии в кг/ч. Цены и готовые конфигурации — на странице чиллер для ТПА и экструдера.

Где экструзионная линия отдаёт тепло

Экструдер переводит гранулу в однородный расплав и продавливает его через формующую головку; дальше профиль, труба, плёнка или кабель должны затвердеть, сохранив форму и размер. Почти всё тепло, которое ушло на расплавление полимера, нужно снять обратно, и снять его надо быстро, равномерно и при стабильной температуре. Поэтому чиллеры для экструдеров работают не на один узел, а на несколько точек съёма тепла по длине линии.

• Калибратор и ванна охлаждения. Главный потребитель холода: здесь расплав остывает с температуры выхода из головки до температуры, при которой изделие держит форму. Нагрузка ровная, расход воды большой, перепад температур малый.
• Охлаждаемые валки. На линиях листа и плёнки роль ванны выполняют полированные валки с внутренним водяным контуром. Температура валка задаёт толщину и глянец, поэтому к стабильности требования выше, чем к абсолютному холоду.
• Зона загрузки шнека. Горловина должна быть холоднее цилиндра, иначе гранула подплавляется и образует пробку. Нужна вода теплее, чем на ванну.
• Редуктор и маслостанция. На линиях большой производительности редуктор имеет собственный маслоохладитель; слишком холодная вода на нём даёт конденсат в масле.
• Вакуумные насосы калибратора. Водокольцевые насосы нагревают рабочую воду; если она берётся из того же контура, её тепло тоже ложится на чиллер.

Серийный диапазон ВМТ-Ксирон на воде — +5…+15 °C на выходе. Этого достаточно для ванны и валков. Зоне загрузки и редуктору нужна вода теплее — её получают через смесительный узел на стороне цеха или отдельным тёплым контуром, об этом ниже.

Чем эффективно охлаждаются экструдеры

Вариантов три, и выбор между ними — это выбор между стоимостью воды, стоимостью электроэнергии и стабильностью режима.

Сколько стоит проточное охлаждение, легко оценить. Для съёма 9 кВт при перепаде 10 K нужно 0,77 м³/ч воды (9 / (1,163 × 10)). За 2000 часов в год это 1550 м³; по московским тарифам 2026 года (вода 66,87 руб/м³ + водоотведение 52,48 руб/м³) — около 185 000 руб в год только за воду, без учёта того, что летом водопровод не даст +15 °C. Чиллер на те же 9 кВт потребляет единицы киловатт: фактическую потребляемую мощность и COP конкретной модели показывает карточка подбора. Для зоны загрузки и редуктора с водой +25 °C выгоден драйкулер или чиллер с фрикулингом: при такой температуре подачи компрессор не нужен уже при +10 °C на улице.

Чиллер для ванны экструдера: что важнее мощности

• Стабильность, а не абсолютный холод. Скачок температуры воды в ванне на 3–4 K уводит диаметр трубы за допуск и режет метраж в брак. Контроллер ВМТ-Ксирон держит выход ±1 K, бак-аккумулятор гасит колебания при пуске и остановке линии.
• Расход, а не только кВт. Ванна снимает тепло при малом перепаде: при ΔT 3 K на каждый киловатт нужно 0,29 м³/ч. Насос подбирается по потерям напора всей трассы, включая форсунки и коллектор ванны, а не «какой был на складе».
• Хладоноситель — вода. На ванну и валки идёт обычная вода; гликоль нужен только при уличном размещении чиллера, когда контур может замёрзнуть на стоянке, и его концентрация считается так, чтобы раствор замерзал на 5–10 K ниже температуры на выходе.
• Грязная вода. В открытой ванне накапливаются полимерная пыль, смазка калибратора, при грануляции — крошка. Пластинчатый испаритель на такой воде забивается; поэтому в комплекте фильтр, а по запросу — кожухотрубный испаритель или змеевик в баке.
• Запас на летний режим. Стандартное исполнение рассчитано на воздух до +30 °C, с увеличенным конденсатором — до +35 °C, жаростойкое — до +50…+55 °C. Если чиллер стоит у печи или в цеху без вентиляции, это нужно сказать при подборе.
• Линия работает круглосуточно. Остановка чиллера — это обрыв трубы на калибраторе и повторный пуск линии. Резервный насос с автоматическим переключением и два холодильных контура для непрерывных линий — не излишество.

Чиллеры для экструдеров по типам линий

Трубы и профиль: ПВХ, ПНД, ПП

Калибрационная ванна с вакуумом и одна-две ванны охлаждения. Вода +12…+20 °C, большой расход, основная нагрузка — тепло расплава. ПВХ-профиль требует втрое меньше холода на кг/ч, чем ПНД-труба: у ПВХ ниже теплоёмкость и нет теплоты кристаллизации. Для профильных линий малой производительности почти всегда хватает моноблока 5–15 кВт из наличия.

Плёнка и лист

Тепло снимают охлаждаемые валки, иногда вместе с ванной. Температура валка — технологический параметр, поэтому ±1 K важнее, чем на ванне, а вода чаще всего не холоднее +15 °C, чтобы валки не «потели». Нагрузка ровная, чиллер работает в стабильной точке — хороший случай для фрикулинга.

Кабельные линии

Длинная ванна охлаждения жилы или оболочки, часто с ступенчатой температурой по длине: горячая вода в начале, холодная в конце, чтобы изоляция не трескалась от резкого охлаждения. Один чиллер на холодную секцию плюс подмес горячей обратки — типовая схема.

Грануляция и переработка отходов

Ванна охлаждения стренг даёт самую грязную воду на производстве, при температуре +20…+30 °C и большом расходе. Это отдельная задача со своей обвязкой, она разобрана на странице чиллеры для переработки пластика.

Чем чиллер ВМТ-Ксирон для экструзии отличается от стандартного

Большинство чиллеров на рынке — унифицированные агрегаты с герметичным баком, одним насосом и контроллером «включил-выключил». Для одной небольшой линии в проветриваемом цеху этого хватает. Для ванны с грязной водой, круглосуточной работы и нескольких потребителей по длине линии — нет. Ниже то, что заложено в нашу конструкцию и что важно именно на экструзии.

Подключение ванны экструдера к чиллеру: две рабочие схемы

Ванна — открытый сосуд, и вода из неё, как правило, не возвращается под давлением. Поэтому стандартная схема «обратка через испаритель в бак» здесь работает не всегда. Делаем две схемы, выбор зависит от того, насколько грязная вода и где стоит ванна относительно чиллера.

Схема А — слив самотёком в бак, два насоса

• Как работает. Вода из ванны сливается самотёком в открытый бак чиллера. Первый насос гоняет воду из бака через испаритель и обратно в бак, второй подаёт холодную воду из бака на ванну. Бак — ещё и аккумулятор: при пуске линии тёплая вода смешивается с холодной, компрессор не уходит в частые пуски.
• Что поставляем. Чиллер с двумя насосами и двумя парами патрубков. По запросу — резервный насос и бак увеличенного объёма.
• Когда подходит. Ванна стоит выше бака или на одном уровне с возможностью слива; вода относительно чистая (трубы, профиль, лист). Самый простой и дешёвый вариант, без теплообменника и второго контура.

Схема Б — через разборный пластинчатый теплообменник

• Как работает. У ванны свой насос и свой контур. Чиллер охлаждает чистую воду или гликоль и отдаёт холод через разборный пластинчатый теплообменник Ridan. Грязная вода ванны проходит только через теплообменник, который можно разобрать и промыть.
• Что поставляем. Чиллер и теплообменник, подобранный под расход и температуры ванны.
• Когда подходит. Вода ванны грязная (грануляция, вторичка, смазка), ванна ниже чиллера и слив невозможен, или одна холодильная станция обслуживает несколько линий с разными ваннами. Теплообменник добавляет 2–3 K к температуре на выходе чиллера — это учитывается при подборе.

Если ванна расположена выше чиллера и возврат идёт под давлением, делаем вариант с герметичным баком, расширительным баком и группой безопасности. Зона загрузки и редуктор в обеих схемах подключаются через смесительный узел, который подмешивает обратку до +20…+30 °C; узел ставится на стороне цеха по нашей рекомендации.

Расчёт чиллера для экструдера по производительности в кг/ч

Теплосъём с полимера считается по той же формуле, что и для ТПА. Для экструзии ΔT — это разница между температурой расплава на выходе из головки и температурой изделия на выходе из ванны.

• M — производительность линии, кг/ч
• Cp — удельная теплоёмкость полимера, ккал/(кг·°C)
• ΔT — температура расплава минус температура изделия на выходе из ванны, °C
• L — теплота кристаллизации, ккал/кг: учитывается для ПЭ, ПП, ПА; для ПВХ и ПС равна нулю
• 1,163 — переводной коэффициент: 1 ккал/ч = 1,163 Вт

Пример: профиль ПВХ, 200 кг/ч

Исходные данные: ПВХ, 200 кг/ч, температура расплава 180 °C, изделие на выходе из ванны 40 °C, вода на ванну +15 °C.

1. Теплосъём с полимера: Q = 200 × (0,24 × 140 + 0) × 1,163 / 1000 = 7,8 кВт

2. Запас 15 % на потери трассы и жару: 7,8 × 1,15 = 9,0 → 9 кВт при +15 °C — моноблок из наличия.

Тепло от зоны загрузки, редуктора и вакуумных насосов в этот расчёт не входит: его берут из паспорта линии и добавляют к Q до запаса. Для ПНД-трубы на те же 200 кг/ч расчёт даёт уже 43 кВт — поэтому полимер надо называть при подборе всегда.

Со склада или под заказ

• Со склада — 5–25 кВт, отгрузка за 1–3 дня. Моноблоки с водой +5…+15 °C на выходе, подходят для ванн профильных и небольших трубных линий. Складскую машину можно посмотреть в работе до покупки. Двухнасосной схемы, фрикулинга и зимнего исполнения в складской комплектации нет.
• Под заказ — 65 рабочих дней. Двухнасосная схема под ванну, кожухотрубный испаритель, резервный насос, два холодильных контура, зимнее исполнение, выносной конденсатор. Чиллеры с встроенным фрикулингом — 10–12 недель. Запускайте производство чиллера параллельно с монтажом линии — сроки идут одновременно.
• Гарантия 18 месяцев, до 24 при договоре на сервис. Компрессоры, ТРВ, реле и контроллеры держим на складе, отгрузка ЗИП в течение суток. Пусконаладка по всей России, поставки в Казахстан и Беларусь.
• Документы: паспорт, заводской протокол испытаний под нагрузкой, декларация соответствия ЕАЭС.

Вопросы, которые задают при подборе чиллера для экструдера

Полезное по теме

• Чиллер для ТПА и экструдера: цены и конфигурации
• Онлайн-подбор чиллера по параметрам
• Чиллеры для переработки пластика и грануляции
• Принцип работы чиллера: схема и устройство
• Как размещать чиллер в помещении
• Чиллер с выносным конденсатором
• Зимний комплект для чиллера
• Чиллер с фрикулингом
• Чиллер для жаркого климата
• Расчёт диаметра трубопроводов LineSize
• Каталог чиллеров для подбора
• Отзывы покупателей