(495) 984-74-92
(495) 226-51-87
[email protected]
WhatsApp
Главная
Техническая информация
Водоохлаждающие установки - чиллеры
Поправочные коэффициенты для выбора чиллера

Хладоносители для чиллеров. Поправочные коэффициенты

Введение

Хладоносители играют ключевую роль в обеспечении эффективности работы чиллеров, которые являются неотъемлемой частью современных систем охлаждения и кондиционирования. Эти системы находят широкое применение в самых разных областях: от промышленных предприятий до коммерческих зданий и медицинских учреждений. Выбор правильного хладоносителя не только повышает эффективность работы чиллеров, но также влияет на экономическую выгоду, надежность системы и её воздействие на окружающую среду.

чиллер для охлаждения оборудования
На фото чиллер для охлаждения оборудования

Важность правильного выбора хладоносителя трудно переоценить. От него зависят такие ключевые параметры, как температура замерзания, теплоемкость, вязкость и теплопроводность. Эти характеристики напрямую влияют на способность чиллера эффективно охлаждать жидкость, используемую для кондиционирования воздуха или охлаждения оборудования. Неправильный выбор хладоносителя может привести к увеличению энергопотребления, снижению эффективности системы, повышению эксплуатационных расходов и даже к преждевременному выходу оборудования из строя.

В данной статье мы подробно рассмотрим основные виды хладоносителей, таких как вода, этиленгликоль, пропиленгликоль и водный раствор этилкарбитола (экосол), а также их свойства, преимущества и недостатки. Особое внимание будет уделено поправочным коэффициентам для выбора чиллеров, что позволит техническим специалистам делать осознанный выбор в пользу наиболее подходящего решения для их конкретных условий эксплуатации.

емкость с гликолем
На фото емкость с гликолем

Основные категории хладоносителей для чиллеров

Хладоносители в системах чиллеров могут быть различных типов, каждый из которых имеет свои уникальные свойства и характеристики. В основном их можно разделить на следующие категории:

Вода

  • Вода является наиболее распространенным и естественным хладоносителем, используемым в чиллерах.
  • Характеристики: Она обладает отличной теплопередачей и доступностью, но имеет ограничение по температуре замерзания (0°C).

Этиленгликоль

  • Этиленгликоль — это синтетический хладоноситель, обычно используемый в смеси с водой.
  • Характеристики: Он понижает температуру замерзания раствора и повышает его теплоемкость, но может быть токсичным, что требует дополнительных мер безопасности.

Пропиленгликоль

  • Пропиленгликоль — еще один распространенный синтетический хладоноситель.
  • Характеристики: Он похож на этиленгликоль по своим свойствам, но является менее токсичным и более экологичным, что делает его предпочтительным выбором в пищевой промышленности и системах охлаждения, где безопасность является ключевым фактором.

Водный раствор этилкарбитола (Экосол):

  • Экосол — это специализированный хладоноситель, который используется в особых применениях.
  • Характеристики: Он предлагает хорошие антикоррозийные свойства и стабильность при различных температурах, делая его подходящим для определенных промышленных и технических приложений.
Каждая из этих категорий хладоносителей имеет свои преимущества и ограничения, которые необходимо учитывать при выборе наиболее подходящего варианта для конкретной системы чиллера. От выбора хладоносителя зависят такие важные аспекты, как температурный диапазон работы системы, её эффективность, стоимость эксплуатации и воздействие на окружающую среду.

Вода как хладоноситель

Вода является одним из наиболее часто используемых хладоносителей в системах чиллеров благодаря своим уникальным свойствам. Рассмотрим преимущества, недостатки, а также условия и сферы применения воды как хладоносителя.

Преимущества воды как хладоносителя

  • Высокая теплопроводность и теплоемкость: Вода обладает отличной теплопроводностью и теплоемкостью, что делает её эффективным средством для переноса тепла.
  • Доступность и низкая стоимость: Как природный ресурс, вода широко доступна и относительно дешева по сравнению с другими хладоносителями.
  • Экологическая безопасность: Вода является экологически безопасным вариантом, не оказывая вредного воздействия на окружающую среду.
  • Не токсична: В отличие от некоторых синтетических хладоносителей, вода абсолютно безопасна с точки зрения токсичности.

Недостатки воды как хладоносителя

  • Температура замерзания: Основным недостатком воды является её высокая температура замерзания (0°C), что ограничивает её использование в холодном климате без добавления антифризов.
  • Коррозия: Вода может способствовать коррозии металлов, что требует использования коррозионно-стойких материалов в системе.
  • Образование накипи: Вода может вызывать образование накипи при высоких температурах, что снижает эффективность и может привести к необходимости частого обслуживания. Если вода жесткая, то в теплообменнике она может образовывать накипь. Жесткая вода содержит высокие концентрации минералов, в основном кальция и магния. Когда такая вода нагревается, особенно при высоких температурах в теплообменниках, растворимые соли кальция и магния становятся менее растворимыми и выпадают в осадок в виде карбоната кальция (известкового налета) или других соединений. При относительно низкой температуре воды, например (+7 градусов Цельсия), скорость образования накипи будет низкой или вовсе отсутствовать, так как при такой температуре минералы остаются в растворенном состоянии. Однако, если в системе происходят резкие изменения температуры или есть другие факторы, способствующие осаждению минералов (например, изменения pH воды), то риск образования накипи может возрасти.

Условия и сферы применения воды

  • Коммерческие и жилые системы охлаждения: Вода часто используется в крупных системах охлаждения, таких как центральные кондиционеры в коммерческих зданиях и жилых комплексах.
  • Промышленное охлаждение: В промышленных приложениях вода применяется для охлаждения оборудования, машин и производственных процессов.
  • Системы с умеренным климатом: Вода идеально подходит для использования в системах, где нет риска замерзания или где можно легко контролировать температуру окружающей среды.
В заключение, вода является оптимальным выбором для многих систем охлаждения благодаря своей эффективности, доступности и экологичности, хотя и требует специальных мер предосторожности в условиях, где возможна коррозия или замерзание.

Характеристика Значение Единицы измерения
Удельная теплоемкость 4.186 Дж/(г·°C)
Плотность 1000 кг/м³ при 4°C
Температура замерзания 0 °C
Вязкость ~1.0 мм²/с при 20°C
Температура кипения 100 °C при нормальном атмосферном давлении
Показатель преломления 1.333 при 20°C
Молярная масса 18.01528 г/моль

Этиленгликоль как хладоноситель

Этиленгликоль широко используется в качестве хладоносителя в системах чиллеров, особенно там, где необходимо предотвратить замерзание жидкости. Рассмотрим его характеристики, свойства, преимущества и риски.

Характеристики и свойства этиленгликоля

  • Температура замерзания: Этиленгликоль значительно снижает температуру замерзания воды, что позволяет использовать его в холодных условиях.
  • Теплоемкость и теплопроводность: Хотя теплоемкость этиленгликоля ниже, чем у воды, он эффективно предотвращает замерзание и сохраняет теплообменные свойства системы.
  • Вязкость: При низких температурах этиленгликоль имеет более высокую вязкость по сравнению с водой, что может влиять на требования к насосам и другому оборудованию.
  • Коррозийные свойства: В чистом виде этиленгликоль может способствовать коррозии металлов, однако с добавлением ингибиторов коррозии это воздействие значительно снижается.

Преимущества этиленгликоля

  • Защита от замерзания: Основное преимущество — способность предотвратить замерзание хладоносителя в условиях низких температур.
  • Стабильность при низких температурах: Этиленгликоль сохраняет свои свойства при низких температурах, что обеспечивает стабильность работы системы.
  • Гибкость в применении: Позволяет использовать системы охлаждения в различных климатических условиях.

Риски использования этиленгликоля

  • Токсичность: Этиленгликоль является токсичным веществом, что требует строгих мер безопасности при его хранении, использовании и утилизации.
  • Влияние на эффективность системы: Высокая вязкость при низких температурах может потребовать большей энергии для циркуляции хладоносителя, что снижает общую энергоэффективность системы.
  • Коррозийный риск: Необходимо использовать соответствующие ингибиторы коррозии для предотвращения повреждения системы.
Этиленгликоль является эффективным хладоносителем для систем, работающих в холодных условиях, однако его использование требует тщательного учета рисков, связанных с токсичностью и влиянием на эффективность системы охлаждения.

Ниже представлена примерная таблица с распространенными характеристиками для 45%-ного раствора этиленгликоля:

Характеристика Значение Единицы измерения
Удельная теплоемкость ~3.5 Дж/(г·°C)
Плотность ~1062 кг/м³
Температура замерзания ~ −30 °C
Вязкость ~1.0 мм²/с при 20°C
Температура кипения ~108 °C

Эта таблица демонстрирует, как изменяется температура замерзания водного раствора этиленгликоля с увеличением его концентрации. Обратите внимание, что значения в этой таблице также являются приблизительными и могут незначительно варьироваться в зависимости от производителя, присадок и точных условий измерения.

Концентрация этиленгликоля (%) Температура замерзания (°C)
5% -2
10% -5
15% -7
20% -8
25% -11
30% -15
35% -19
40% -24
45% -30
50% -37
55% -46
60% -54
65% -65

Кинематическая вязкость этиленгликоля 45%

Температура (°C) Кинематическая вязкость (мм²/с)
+10 5.5
+5 7.0
0 9.0
-5 12.0
-10 16.0
-15 21.5
-20 28.0
-25 37.0
-30 48.5
-35 63.0
-40 82.0

Из этой таблицы можно сделать следующие выводы:

Кинематическая вязкость этиленгликоля увеличивается с понижением температуры. Это обусловлено тем, что при снижении температуры движение молекул замедляется, что увеличивает внутреннее трение и сопротивление потоку.

Влияние вязкости на системы: В системах охлаждения и отопления, а также в гидравлических системах, более высокая вязкость может потребовать больше энергии для перекачивания жидкости и может ухудшить эффективность теплообмена.

Важность учета вязкости: При проектировании систем, работающих в различных температурных условиях, важно учитывать изменение вязкости, чтобы обеспечить оптимальную работу и избежать излишних энергозатрат или недостаточного охлаждения.

Пропиленгликоль как хладоноситель

Пропиленгликоль — ещё один популярный хладоноситель, используемый в системах чиллеров. Этот химический соединение обладает рядом уникальных свойств, делающих его подходящим для определённых применений в промышленности.

Характеристики и свойства пропиленгликоля

  • Температура замерзания: Пропиленгликоль снижает температуру замерзания воды, что позволяет использовать его в условиях низких температур, подобно этиленгликолю.
  • Теплоемкость и теплопроводность: Теплоемкость пропиленгликоля немного ниже, чем у воды, что следует учитывать при проектировании системы охлаждения.
  • Вязкость: В целом, пропиленгликоль имеет более высокую вязкость по сравнению с водой, что может оказывать влияние на выбор насосного оборудования.
  • Химическая стабильность: Пропиленгликоль является химически стабильным веществом, что делает его подходящим для длительного использования в системах чиллеров.

Особенности и сравнение с этиленгликолем

  • Меньшая токсичность: Одним из основных преимуществ пропиленгликоля перед этиленгликолем является его меньшая токсичность. Это делает его более безопасным для использования, особенно в пищевой промышленности и в системах, где есть риск случайного контакта с хладоносителем.
  • Экологическая безопасность: Пропиленгликоль считается более экологичным и безопасным для окружающей среды.
  • Эффективность и применение: Хотя эффективность пропиленгликоля в качестве хладоносителя может быть несколько ниже, чем у этиленгликоля, его безопасность и экологичность делают его предпочтительным выбором во многих применениях.
  • Стоимость: Пропиленгликоль обычно стоит дороже этиленгликоля, что может быть важным фактором при выборе хладоносителя для крупномасштабных систем.
Пропиленгликоль, благодаря своей меньшей токсичности и экологической безопасности, является отличным выбором для систем, где эти факторы имеют первостепенное значение. Однако при его выборе следует учитывать потенциальные ограничения, связанные с теплопередачей и стоимостью.

Ниже представлена примерная таблица с основными характеристиками для 45%-ного раствора пропиленгликоля:

Характеристика Значение Единицы измерения
Удельная теплоемкость 3.4 Дж/(г·°C)
Плотность 1035 кг/м³ при 20°C
Температура замерзания -30 °C
Температура кипения 188 °C

Температура замерзания пропиленгликоля существенно понижается с увеличением его концентрации. Это связано с тем, что пропиленгликоль, будучи алкоголем, обладает свойством понижать точку замерзания воды, что делает его эффективным компонентом для охлаждающих жидкостей и антифризов. Следует отметить, что приведенные значения могут немного отличаться в зависимости от производителя и других факторов, таких как примеси и точные условия измерения.

Концентрация пропиленгликоля (%) Температура замерзания (°C)
5% -2
10% -4
15% -6
20% -7
25% -10
30% -13
35% -18
40% -25
45% -32
50% -38
55% -45
60% -55
65% -60

Зависимость кинематической вязкости 47%-ного раствора пропиленгликоля от температуры.

Температура (°C) Кинематическая вязкость (мм²/с)
+10 12
+5 15
0 18
-5 24
-10 30
-15 50
-20 70
-25 110
-30 150

Из этой таблицы можно сделать следующие выводы:

Увеличение вязкости при снижении температуры: Вязкость раствора пропиленгликоля увеличивается с понижением температуры. Это общее свойство жидкостей, при котором их молекулы движутся медленнее при более низких температурах, увеличивая внутреннее трение и сопротивление потоку.

Влияние вязкости на практическое применение: В системах, где пропиленгликоль используется как теплоноситель или антифриз, высокая вязкость при низких температурах может означать большее энергопотребление для перекачивания жидкости и снижение эффективности теплообмена. Это важно учитывать при проектировании систем, работающих в условиях низких температур.

Водный раствор этилкарбитола — Экосол

Экосол, водный раствор этилкарбитола, представляет собой специализированный хладоноситель, который используется в определенных типах систем чиллеров. Рассмотрим его свойства, применение и эффективность в таких системах.

Свойства и Применение Экосола

  • Химические свойства: Экосол обладает уникальными химическими свойствами, благодаря которым он эффективно снижает точку замерзания и повышает точку кипения воды, при этом сохраняя достаточно высокую теплоемкость и теплопроводность.
  • Антикоррозийные свойства: Одним из ключевых преимуществ экосола является его способность предотвращать коррозию металлов, что делает его идеальным для использования в системах с чувствительными металлическими компонентами.
  • Применение: Экосол часто используется в специализированных промышленных и технических системах, где требуется точный контроль температур и защита от коррозии, например, в химической промышленности, в лабораторных условиях и в системах точного охлаждения.

Эффективность в Системах Чиллеров

  • Температурный диапазон: Благодаря своим свойствам, экосол позволяет расширить рабочий температурный диапазон чиллеров, что делает его подходящим для использования в условиях экстремальных температур.
  • Защита оборудования: Использование экосола может продлить срок службы чиллеров, предотвращая коррозию и другие виды повреждений, что важно для поддержания эффективности и надежности системы.
  • Энергоэффективность: Хотя эффективность экосола в качестве хладоносителя может быть немного ниже по сравнению с традиционными хладоносителями, его защитные свойства и способность работать в широком диапазоне температур делают его эффективным решением для специфических приложений.
Итак, экосол представляет собой уникальный хладоноситель, который находит применение в специальных условиях эксплуатации чиллеров, требующих расширенного температурного диапазона и повышенной защиты от коррозии. Его использование особенно ценно в индустриях, где требуется высокая точность и надежность системы охлаждения.

Сравнительный анализ хладоносителей

Сравнение основных хладоносителей для чиллеров — воды, этиленгликоля, пропиленгликоля и экосола — позволит лучше понять их применение и выбрать наиболее подходящий вариант в зависимости от специфических требований системы охлаждения.

Ключевые параметры для сравнения

  • Температура замерзания: Это критический параметр для систем, работающих в холодном климате. Вода имеет высокую температуру замерзания (0°C), в то время как этиленгликоль, пропиленгликоль и экосол позволяют значительно снизить этот показатель.
  • Теплоемкость и теплопроводность: Вода обладает высокой теплоемкостью, что делает её эффективным хладоносителем при стандартных условиях. Этиленгликоль и пропиленгликоль имеют немного меньшую теплоемкость, в то время как у экосола эти показатели могут варьироваться.
  • Токсичность и экологическая безопасность: Вода является наиболее безопасным вариантом, в то время как этиленгликоль токсичен. Пропиленгликоль менее токсичен, а экосол обеспечивает хорошую балансировку между эффективностью и безопасностью.
  • Стоимость: Вода является наиболее экономичным вариантом, в то время как синтетические хладоносители, такие как этиленгликоль, пропиленгликоль и экосол, обходятся дороже.

Рекомендации по выбору

  • Стандартные условия и бюджетные ограничения: Для систем с ограниченным бюджетом и стандартными условиями работы (без риска замерзания) оптимальным выбором будет вода.
  • Низкотемпературные условия: В условиях, где есть риск замерзания, следует рассмотреть использование этиленгликоля или пропиленгликоля. Пропиленгликоль предпочтителен в условиях, где требуется более высокий уровень безопасности и экологичности.
  • Системы с специальными требованиями: Для систем, требующих особых условий, таких как высокая точность, защита от коррозии или специфические температурные требования, экосол может быть лучшим выбором.
  • Пищевая промышленность и места с высокими требованиями к безопасности: В таких условиях рекомендуется использовать пропиленгликоль из-за его низкой токсичности.

Поправочные коэффициенты для выбора чиллера при использовании хладоносителей

Выбор правильного чиллера важен для эффективности системы охлаждения, и поправочные коэффициенты играют ключевую роль в этом процессе. Они помогают учесть влияние различных хладоносителей на производительность чиллера.

Определение поправочных коэффициентов

Поправочные коэффициенты рассчитываются на основе различных характеристик хладоносителей, включая их теплофизические свойства, такие как теплоемкость, вязкость, температура замерзания и теплопроводность. Эти коэффициенты корректируют номинальные параметры чиллера (например, его охлаждающую способность) для учета изменений в эффективности, вызванных использованием различных хладоносителей.

Влияние на производительность чиллера

  • Теплопередача: Разные хладоносители имеют различную теплоемкость и теплопроводность, что влияет на скорость и эффективность теплообмена в чиллере.
  • Вязкость: Хладоносители с высокой вязкостью могут увеличивать нагрузку на насосы чиллера, что потребует больше энергии для циркуляции.
  • Температурные ограничения: Температура замерзания хладоносителя влияет на минимально допустимую рабочую температуру чиллера.

Примеры расчетов

Допустим, номинальная мощность чиллера указана для использования с водой. Если выбран хладоноситель с другими свойствами (например, этиленгликоль), то необходимо скорректировать эту мощность, используя поправочный коэффициент.
  • Пример с водой: Если мощность чиллера указана для воды, поправочный коэффициент будет равен 1.
  • Пример с этиленгликолем: Для этиленгликоля поправочный коэффициент может быть, например, 0.87, что означает, что при его использовании охлаждающая способность чиллера уменьшится на 13%.
  • Пример с пропиленгликолем: Поправочный коэффициент для пропиленгликоля может быть, к примеру, 0.8, указывая на 20%-ное снижение производительности.
Эти коэффициенты могут варьироваться в зависимости от концентрации хладоносителя, температуры и конкретного типа чиллера. Поэтому важно консультироваться с технической документацией чиллера или обращаться к производителю за точными данными для конкретного применения.

Хладоноситель Температура Жидкости Поправочный Коэффициент
Вода +7°C / +12°C 1.00
45% Этиленгликоль +7°C / +12°C 0.87
45% Пропиленгликоль +7°C / +12°C 0.8

Эта таблица показывает поправочные коэффициенты для чиллера при использовании различных хладоносителей и при определенной температуре жидкости. Коэффициент «1.00» для воды означает, что не требуется корректировка мощности чиллера. В то же время, значения «0.8» для 45% раствора пропиленгликоля и «0.87» для 45% раствора этиленгликоля указывают на снижение производительности чиллера на 20% и 13% соответственно.

Обычно при использовании пропиленгликоля поправочный коэффициент может быть ниже по сравнению с этиленгликолем из-за более высокой вязкости и меньшей теплопроводности пропиленгликоля. Это означает, что холодопроизводительность системы на пропиленгликоле снижается больше, чем на этиленгликоле.

Точные значения могут варьироваться в зависимости от конкретной модели чиллера и производителя хладоносителя, поэтому для получения точных данных рекомендуется обращаться к технической документации.

снижение производительности теплообменника на 13.5%
На фото снижение производительности теплообменника на 13.5% при использовании этиленгликоля 45% вместо воды

 

"Добавить комментарий"


"Обновить"

<< Холодильная машина для охлаждения жидкости   Каток на красной площади >>

 

Menu