Расчет холодопроизводительности чиллера для разных процессов
Определить требуемую холодопроизводительность можно в соответствии с исходными данными по формулам (1) или (2).
Исходные данные:
- объемный расход охлаждаемой жидкости G (м³/час);
- требуемая (конечная) температура охлажденной жидкости Тk (°С);
- температура входящей жидкости Тн (°С).
Формула расчета требуемой холодопроизводительности установки для охлаждения воды:
- (1) Q (кВт) = G × (Тн − Тk) × 1,163
Формула расчета требуемой холодопроизводительности установки для охлаждения любой жидкости:
- (2) Q (кВт) = G × (Тнж − Тkж) × Cpж × ρж / 3600
Cpж — удельная теплоемкость охлаждаемой жидкости, кДж/(кг·°С).
ρж — плотность охлаждаемой жидкости, кг/м³.
Таблица — удельная теплоемкость веществ.
Калькулятор холодопроизводительности чиллера
Расчет по формуле (2) для непрерывного потока хладоносителя через испаритель.
Значения подставляются из выбранного хладоносителя. Их можно исправить вручную — например, под другую концентрацию гликоля или под свою рецептуру.
Расчет для охлаждения фиксированного объема за заданное время: емкость, ЦКТ, купель, бак-накопитель.
Значения подставляются из выбранного хладоносителя. Их можно исправить вручную — например, под другую концентрацию гликоля или под свою рецептуру.
Расчет по удельному теплосъему процесса. В отличие от расчета по теплоемкости, учитывает термостатирование оснастки и охлаждение масла гидростанции.
Суммарная нагрузка на систему оборотного водоснабжения по списку потребителей. Для жидкости расход в кг/ч = расход в м³/ч, умноженный на плотность.
| Оборудование | Расход, кг/ч | Т нач., °С | Т кон., °С | Cp, кДж/ (кг·°С) |
|---|
Ориентиры Cp: вода 4,19; ПВХ расплав (190–40 °С) 1,5; ПВХ сухая смесь (120–40 °С) 1,2; масло индустриальное 1,80. Полная таблица — удельная теплоемкость веществ.
Ставьте меньше 1, если оборудование работает циклами и не выходит на пик одновременно.
Расчет тепловыделения установки индукционного нагрева (ТВЧ, тигельная печь, закалочный комплекс) по полной мощности источника питания.
Для индукционного оборудования воду подают теплой, обычно +25…+35 °С. Холодная вода дает конденсат на индукторе и конденсаторной батарее и приводит к пробою.
Пример 1. Расчет чиллера для охлаждения воды с расходом 2 м³/ч
Требуется чиллер холодопроизводительностью Qo = 16 кВт. Температура воды на выходе Тк = 5 °С. Расход воды равен G = 2000 л/ч. Температура окружающей среды 30 °С.
Решение (проверить на своих данных можно во вкладке «По расходу жидкости» калькулятора выше)
1. Определяем недостающие данные.
Перепад температур охлаждаемой жидкости:
ΔТж = Тнж − Ткж = (Qo × 3600) / (G × Срж × ρж) = (16 × 3600) / (2 × 4,19 × 1000) = 6,8 °С, где
- G = 2 м³/ч — расход воды;
- Ср = 4,19 кДж/(кг·°С) — удельная теплоемкость воды;
- ρ = 1000 кг/м³ — плотность воды.
2. Выбираем схему водоохлаждающей установки. Перепад температур ΔТж = 6,8 ≈ 7 °С, выбираем однонасосную схему. Если дельта температур больше 7 градусов, то используем двухнасосную схему.
3. Температура жидкости на выходе из испарителя Тк = 5 °С.
4. Выбираем водоохлаждающую установку, которая подходит по требуемой холодопроизводительности при температуре воды на выходе из установки 5 °С и температуре окружающего воздуха 30 °С.
После просмотра таблиц (каталог чиллеров) определяем, что водоохлаждающая установка ВМТ-Ксирон-20 удовлетворяет этим условиям. Холодопроизводительность 16,3 кВт, потребляемая мощность 7,7 кВт.
Пример 2. Расчет мощности чиллера для охлаждения емкости 5000 л
Имеется бак объемом V = 5000 л, в который заливают воду с температурой Тнж = 25 °С. В течение 3 часов требуется охладить воду до температуры Ткж = 8 °С. Расчетная температура окружающего воздуха 30 °С.
1. Определяем потребную холодопроизводительность (вкладка «По объему и времени» калькулятора).
- перепад температур охлаждаемой жидкости ΔТж = Тн − Тк = 25 − 8 = 17 °С;
- расход воды G = 5 / 3 = 1,66 м³/ч;
- холодопроизводительность Qо = (G × Ср × ρж × ΔТж) / 3600 = (1,66 × 4,19 × 1000 × 17) / 3600 = 32,84 кВт.
где Срж = 4,19 кДж/(кг·°С) — удельная теплоемкость воды;
ρж = 1000 кг/м³ — плотность воды.
2. Выбираем схему водоохлаждающей установки. Однонасосная схема без использования промежуточной емкости.
Перепад температур ΔТж = 17 > 7 °С, определяем кратность циркуляции охлаждаемой жидкости:
n = (Срж × ΔTж) / (Ср × ΔТ) = (4,2 × 17) / (4,2 × 5) = 3,4,
где ΔТ = 5 °С — температурный перепад в испарителе.
Тогда расчетный расход охлаждаемой жидкости G = G × n = 1,66 × 3,4 = 5,64 м³/ч.
3. Температура жидкости на выходе из испарителя Тк = 8 °С.
4. Выбираем водоохлаждающую установку, которая подходит по требуемой холодопроизводительности при температуре воды на выходе из установки 8 °С и температуре окружающего воздуха 30 °С. После просмотра таблиц определяем, что холодопроизводительность установки ВМТ-Ксирон-36 при Токр.ср. = 30 °С составляет 33,3 кВт, потребляемая мощность 12,2 кВт.
Пример 3. Расчет чиллера для линии переработки ПВХ: экструдеры, миксер, ТПА
Требуется охлаждение оборудования (экструдер — 2 шт., миксер горячего смешения — 1 шт., ТПА — 2 шт.) системой оборотного водоснабжения. В качестве хладоносителя применяется вода с температурой +12 °С.
Расчет ведем по той же формуле (2), что и выше, подставляя вместо жидкости перерабатываемый материал:
Q (кВт) = М (кг/ч) × Cp (кДж/(кг·°С)) × ΔT (°С) / 3600
Удельная теплоемкость ПВХ зависит от того, в каком состоянии находится материал в рассматриваемом диапазоне температур. Температура стеклования жесткого ПВХ около +80 °С, поэтому среднее значение Cp при охлаждении расплава с +190 °С отличается от значения для сухой смеси, охлаждаемой со +120 °С.
Шаг 1. Теплосъем с перерабатываемого материала
Экструдер, 2 шт. Расход ПВХ на одном 100 кг/ч, суммарно 200 кг/ч. Охлаждение расплава с +190 °С до +40 °С, среднее Cp = 1,5 кДж/(кг·°С):
Q = 200 × 1,5 × 150 / 3600 = 12,5 кВт.
Миксер горячего смешения, 1 шт. Расход сухой смеси ПВХ 780 кг/ч. Охлаждение со +120 °С до +40 °С, среднее Cp = 1,2 кДж/(кг·°С):
Q = 780 × 1,2 × 80 / 3600 = 20,8 кВт.
ТПА (термопластавтомат), 2 шт. Расход ПВХ на одном 30 кг/ч, суммарно 60 кг/ч. Охлаждение расплава с +190 °С до +40 °С, Cp = 1,5 кДж/(кг·°С):
Q = 60 × 1,5 × 150 / 3600 = 3,8 кВт.
Итого теплосъем непосредственно с материала: 37,1 кВт.
Шаг 2. Проверка по удельному теплосъему процесса
Этот способ реализован во вкладке «Переработка пластика» калькулятора, а посписочный расчет из шага 1 — во вкладке «По списку оборудования».
Расчет по энтальпии материала дает нижнюю границу нагрузки: он не учитывает термостатирование оснастки, охлаждение масла гидростанции ТПА и потери привода. Поэтому результат проверяем вторым способом — по удельному теплосъему процесса (таблица ниже):
| Оборудование | Расход, кг/ч | Уд. теплосъем, кг/(ч·кВт) | Q, кВт |
|---|---|---|---|
| Экструдер, 2 шт. (ПВХ, экструзия) | 200 | 10,32 | 19,4 |
| ТПА, 2 шт. (ПВХ, литье под давлением) | 60 | 8,38 | 7,2 |
| Миксер горячего смешения* | 780 | — | 20,8 |
| Итого | — | — | 47,4 |
* Для смесителя удельного коэффициента нет — это не процесс формования, поэтому берется значение из расчета по энтальпии.
Второй способ дает нагрузку примерно в 1,3 раза выше. В подбор берем большее значение — 47,4 кВт.
Шаг 3. Запас мощности
К расчетной нагрузке добавляем 15 % на загрязнение конденсатора, износ оборудования и неравномерность загрузки линии:
Qподбор = 47,4 × 1,15 = 54,5 кВт.
Шаг 4. Расход хладоносителя и подбор модели
При работе на воде в режиме +12/+7 °С (ΔT = 5 °С) расход через контур составит:
G = (Q × 3600) / (Ср × ρ × ΔT) = (47,4 × 3600) / (4,19 × 1000 × 5) = 8,1 м³/ч.
Насос гидромодуля подбирается на этот расход с учетом гидравлического сопротивления магистралей и теплообменников оборудования.
По каталогу подбираем модель с холодопроизводительностью не менее 54,5 кВт при температуре воды на выходе +7 °С и расчетной температуре наружного воздуха +30 °С — {MODEL_55}.
Пример 4. Расчет чиллера для установки индукционного нагрева (ТВЧ)
У индукционного оборудования исходные данные другие: паспорт задает не расход хладоносителя, а полную мощность источника питания в кВ·А. Расчет ведется в три действия.
Шаг 1. Полная мощность в активную
Полная мощность S (кВ·А) переводится в активную через коэффициент мощности. У современных преобразователей с компенсацией cos φ на вводе обычно 0,95–0,98:
P (кВт) = S (кВ·А) × cos φ × Кз, где Кз — коэффициент загрузки.
Для установки 160 кВ·А при cos φ = 0,95 и коэффициенте загрузки 0,9:
P = 160 × 0,95 × 0,9 = 136,8 кВт.
Шаг 2. Доля мощности, уходящая в охлаждающую воду
Водой отводится не вся потребляемая мощность — основная ее часть передается в заготовку. В контур охлаждения уходит ориентировочно 20–30 %, распределенные по узлам:
| Узел установки | Доля потребляемой мощности |
|---|---|
| Индуктор (нагревательная катушка) | 15–25 % |
| Инвертор, тиристорный или IGBT-преобразователь | 3–5 % |
| Согласующий трансформатор и токопроводы | 2–3 % |
| Конденсаторная батарея | 1–2 % |
| Итого в контур охлаждения | 20–30 % |
Значения ориентировочные, для предварительной оценки. Точная величина указывается в паспорте установки — обычно вместе с требуемым расходом воды и допустимым перепадом температур. Если эти данные есть, расчет выполняется напрямую во вкладке «По расходу жидкости» калькулятора.
При доле 25 %:
Q = 136,8 × 0,25 = 34,2 кВт. С запасом 15 % — 39,3 кВт.
Шаг 3. Расход воды и температурный режим
Для индукционного оборудования типовой перепад в контуре ΔT = 10–15 °С. При ΔT = 10 °С:
G = (34,2 × 3600) / (4,19 × 1000 × 10) = 2,9 м³/ч.
Ключевое отличие от других применений: воду подают теплой. Если для термопластавтомата или пивоварни нужны +7…+12 °С, то индукционная установка требует +25…+35 °С на входе. Холодная вода вызывает конденсацию влаги на индукторе, конденсаторной батарее и токоведущих шинах — это прямой путь к пробою и выходу оборудования из строя. Температуру на выходе из чиллера выбирают выше точки росы в цехе.
Побочный эффект работает в вашу пользу: при повышенной температуре кипения хладагента тот же чиллер выдает заметно большую холодопроизводительность, чем в режиме +12/+7 °С, и подбирается меньшая по мощности модель.
Схема контура. Индуктор питается деионизованной водой с нормируемым удельным сопротивлением, поэтому его контур отделяют от контура чиллера промежуточным теплообменником. Чиллер работает на обычной воде или водогликолевой смеси, а расчетная нагрузка на него равна тепловыделению установки плюс потери в теплообменнике.
Пример 5. Расчет чиллера для пивоварни: ЦКТ в разных режимах
Особенность пивоварни в том, что танки одновременно работают в разных режимах, и складывать их максимальные нагрузки нельзя — получится многократный перебор. Считать нужно фактическое состояние парка на расчетный момент.
Исходные данные. Четыре ЦКТ по 5 м³, температура в цехе +25 °С, хладоноситель — пропиленгликоль 45 %. На расчетный момент:
- ЦКТ №1 и №2 — главное брожение, поддержание +18 °С;
- ЦКТ №3 — ускоренное охлаждение (crash cooling) с +20 до +2 °С за 24 часа;
- ЦКТ №4 — холодное созревание при +2 °С, только компенсация теплопритока.
Шаг 1. Тепловыделение брожения
При сбраживании выделяется примерно 590 кДж на 1 кг сброженного экстракта. Для сусла плотностью 12 °P (плотность 1048 кг/м³) при видимой степени сбраживания 80 %:
- сброженный экстракт: 1048 × 0,12 × 0,8 = 101 кг на 1 м³;
- суммарная теплота: 101 × 590 = 59 400 кДж/м³;
- главное брожение 5 суток = 432 000 с, среднее тепловыделение 59 400 / 432 000 = 0,14 кВт/м³;
- пик приходится на 2–3 сутки и превышает среднее примерно вдвое: 0,3 кВт/м³.
Для танка 5 м³ в пике: 5 × 0,3 = 1,5 кВт. Считать по среднему нельзя — на пике температура уйдет вверх, а с ней и профиль брожения.
Шаг 2. Теплоприток через изоляцию
Площадь поверхности ЦКТ 5 м³ (цилиндр с конусом) около 17 м³. Для 50 мм ППУ с учетом мостиков холода через люк, штуцеры и опоры принимаем U = 0,5 Вт/(м²·К):
- при +18 °С в танке и +25 °С в цехе: 17 × 0,5 × 7 = 60 Вт = 0,06 кВт;
- при +2 °С в танке: 17 × 0,5 × 23 = 195 Вт = 0,20 кВт.
Шаг 3. Ускоренное охлаждение ЦКТ №3
Пиво: Cp = 3,95 кДж/(кг·°С), плотность 1010 кг/м³. Охлаждение 5 м³ с +20 до +2 °С за 24 часа:
Q = (5 × 1010 × 3,95 × 18) / (24 × 3600) = 4,2 кВт.
Это самая тяжелая позиция в парке. Если сократить время до 12 часов, нагрузка удвоится — время холодной выдержки напрямую определяет мощность чиллера.
Шаг 4. Суммарная нагрузка
| Танк | Режим | Брожение | Изоляция | Итого |
|---|---|---|---|---|
| ЦКТ №1 | Брожение, +18 °С | 1,50 кВт | 0,06 кВт | 1,56 кВт |
| ЦКТ №2 | Брожение, +18 °С | 1,50 кВт | 0,06 кВт | 1,56 кВт |
| ЦКТ №3 | Охлаждение +20 → +2 °С | — | 0,20 кВт | 4,36 кВт |
| ЦКТ №4 | Созревание, +2 °С | — | 0,20 кВт | 0,20 кВт |
| Итого | 7,7 кВт | |||
С запасом 15 %: 8,8 кВт. Расход гликоля при перепаде 4 °С:
G = (7,7 × 3600) / (3,45 × 1040 × 4) = 1,9 м³/ч.
Почему охлаждение сусла считают отдельно
Самая большая нагрузка на пивоварне — не брожение, а охлаждение горячего сусла после варки. Вторая ступень пластинчатого теплообменника снимает с 5 м³ сусла перепад около 15 °С за час:
Q = (5 × 1010 × 3,95 × 15) / 3600 = 83 кВт.
Это в одиннадцать раз больше всей остальной нагрузки. Подбирать чиллер на такой пик экономически бессмысленно: он работает час за варку, а остальное время простаивает на минимальной загрузке. Поэтому охлаждение сусла ведут через танк ледяной воды — чиллер намораживает запас холода между варками, а теплообменник забирает его из емкости. Мощность чиллера определяется не пиком, а суточной потребностью, деленной на время работы.
Режим работы чиллера. Для выхода на +2 °С в танке гликоль подают при −4…−6 °С. Каталожная холодопроизводительность при такой температуре на выходе существенно ниже, чем в стандартном режиме +12/+7 °С, — подбор ведите по таблицам для фактического режима через программу подбора, а не по паспортной цифре. Буферная емкость в контуре гликоля обязательна: нагрузка резко переменная, без буфера компрессор пойдет в частые пуски.
Посчитать свой парк танков удобно во вкладке «По списку оборудования» калькулятора, задав каждый ЦКТ отдельной строкой. Подробнее: чиллеры для пивоварен.
Пример 6. Расчет чиллера для охлаждения молока с +34 до +4 °С
Сырое молоко выходит из доильного аппарата с температурой около +34 °С и должно быть охлаждено до +4 °С в нормативный срок после дойки. Требуемая мощность чиллера при этом различается в пять раз в зависимости от схемы обвязки — сама по себе цифра «с +34 до +4» чиллер не определяет.
Исходные данные. Надой 3000 л за дойку, продолжительность дойки 2 часа, две дойки в сутки. Молоко: Cp = 3,93 кДж/(кг·°С), плотность 1030 кг/м³.
Вариант 1. Прямое проточное охлаждение
Молоко охлаждается на пластинчатом теплообменнике по мере поступления. Расход 3000 / 2 = 1,5 м³/ч, перепад 30 °С:
Q = (1,5 × 1030 / 3600) × 3,93 × 30 = 50,6 кВт.
Мощность определяется расходом во время дойки, а не суточным объемом. Чиллер работает 4 часа в сутки и 20 часов простаивает.
Вариант 2. С предварительным охлаждением скважинной водой
Первая ступень теплообменника работает на скважинной воде +12 °С и снимает молоко примерно до +20 °С бесплатно. На чиллер остается перепад 16 °С:
Q = (1,5 × 1030 / 3600) × 3,93 × 16 = 27,0 кВт.
Мощность падает почти вдвое. Подогретая вода первой ступени уходит на поение или мойку — на ферме она не пропадает.
Вариант 3. С аккумулятором льда
Чиллер намораживает лед 20 часов в сутки, а пик дойки покрывается запасом холода. Считается суточная потребность:
- суточный объем 6000 л, масса 6180 кг;
- суточная теплота: 6180 × 3,93 × 30 = 728 600 кДж = 202 кВт·ч;
- при работе 20 часов: 202 / 20 = 10,1 кВт.
Мощность падает впятеро против первого варианта. Плата за это — стоимость и место под аккумулятор, а также более низкая температура кипения при намораживании льда, что снижает эффективность самого чиллера.
Сравнение вариантов
| Схема | Перепад на чиллере | Мощность | С запасом 15 % |
|---|---|---|---|
| Прямое проточное охлаждение | 30 °С | 50,6 кВт | 58,2 кВт |
| С предварительным охлаждением водой | 16 °С | 27,0 кВт | 31,1 кВт |
| С аккумулятором льда | 30 °С за 20 ч | 10,1 кВт | 11,6 кВт |
Что важно учесть
- Только пропиленгликоль. Молоко — пищевой продукт, этиленгликоль в контуре недопустим даже при наличии промежуточного теплообменника.
- Температура хладоносителя. Чтобы получить на молоке +4 °С, хладоноситель подают при 0…+1 °С. Это работа у границы замерзания, поэтому нужна водогликолевая смесь и защита по реле протока и датчику температуры испарителя.
- Санитарная мойка. После дойки система промывается горячим раствором. Контур молока и контур хладоносителя должны быть разделены так, чтобы мойка не давала теплового удара по испарителю.
- Расход гликоля. Для варианта 2 при перепаде 4 °С: G = (27,0 × 3600) / (3,45 × 1040 × 4) = 6,8 м³/ч.
Вариант 1 и 2 считаются во вкладке «По расходу жидкости» калькулятора, вариант 3 — во вкладке «По объему и времени». Подробнее: чиллеры для охлаждения молока.
Удельная теплоемкость и плотность хладоносителей
Значения для формулы (2). Для гликолей приведены данные при рабочей температуре около +10 °С — с понижением температуры теплоемкость незначительно снижается, а вязкость заметно растет.
| Хладоноситель | Cp, кДж/(кг·°С) | Плотность, кг/м³ |
|---|---|---|
| Вода | 4,19 | 1000 |
| Пропиленгликоль 45 % | 3,45 | 1040 |
| Этиленгликоль 45 % | 3,25 | 1065 |
| Молоко | 3,93 | 1030 |
| Пиво | 3,95 | 1010 |
| Масло подсолнечное | 1,67 | 920 |
| Масло индустриальное ISO VG 30 | 1,80 | 890 |
Полная таблица — удельная теплоемкость веществ.
Как гликоль меняет расчет. Объемная теплоемкость 45-процентного пропиленгликоля составляет 3,45 × 1040 = 3588 кДж/(м³·°С) против 4190 у воды. При том же перепаде температур через контур нужно прокачать примерно на 17 % больший объем — это напрямую влияет на выбор насоса и диаметров магистралей. Подробнее: гликолевые чиллеры.
Удельный теплосъем по процессам переработки пластмасс
Таблица показывает, сколько килограммов продукции в час приходится на 1 кВт холода. Чем меньше цифра, тем больше холода требует процесс. Значения включают не только теплосъем с материала, но и термостатирование оснастки и охлаждение масла гидростанции.
| Материал | Литье под давлением | Выдувное формование | Экструзия | Термоформование |
|---|---|---|---|---|
| HD полиэтилен | 3,87 | 5,16 | 6,45 | 10,32 |
| LD полиэтилен | 4,51 | 5,80 | 7,09 | 10,32 |
| Полипропилен | 4,51 | 5,80 | 7,09 | — |
| Нейлон | 5,16 | — | — | — |
| ПЭТ | 5,16 | 5,16 | — | — |
| Полистирол | 6,45 | — | 9,67 | 6,45 |
| ABS | 6,45 | — | 9,67 | — |
| ПВХ | 8,38 | — | 10,32 | 5,16 |
Единица измерения — кг/(ч·кВт). Значения получены пересчетом отраслевых таблиц американских производителей чиллеров, где удельный теплосъем задается в фунтах в час на 1 тонну холода (lbs/hr per ton). Переводной множитель: 1 lbs/hr per ton = 0,129 кг/(ч·кВт), так как 1 фунт = 0,4536 кг, а 1 тонна холода = 12 000 BTU/ч = 3,517 кВт. Калькулятор выше использует те же коэффициенты.
Цифры ориентировочные и служат для предварительной оценки. На фактическую нагрузку влияют температура формы, толщина стенки изделия, длительность цикла и наличие отдельного контура охлаждения масла. Для конкретной линии расчет уточняется по опросному листу: чиллеры для ТПА и экструдеров.
Запас мощности и факторы, снижающие холодопроизводительность
Базовый запас — 15 % к расчетной нагрузке. Он закрывает три группы факторов:
- Загрязнение конденсатора. Пыль и тополиный пух на оребрении повышают температуру конденсации и снижают холодопроизводительность. Для запыленных цехов запас увеличивают до 20–25 % или предусматривают конденсатор с увеличенной площадью.
- Температура наружного воздуха. Чиллер с воздушным охлаждением конденсатора теряет производительность при росте температуры площадки и одновременно потребляет больше электроэнергии. Подбор ведется по расчетной температуре региона, а не по одной паспортной цифре.
- Неравномерность нагрузки. Пуски оборудования, смена оснастки и выход на режим создают пики выше среднего теплопритока. При резко переменной нагрузке дополнительно ставится бак-аккумулятор.
Точные значения холодопроизводительности для вашей температуры на выходе и расчетной температуры наружного воздуха выдает программа подбора по каталожным таблицам моделей ВМТ-Ксирон.
Расчет для отдельных отраслей
- Чиллеры для ТПА и экструдеров: расчет по производительности линии и типу полимера, отдельный контур охлаждения масла гидростанции.
- Гликолевые чиллеры: режимы ниже 0 °С на пропиленгликоле 45 %, пересчет расхода и подбор насоса.
- Чиллеры для пивоварен: расчет по объему ЦКТ и требуемому времени охлаждения сусла.
- Чиллеры для охлаждения молока: расчет по надою и схеме обвязки, предварительное охлаждение и аккумулятор льда.
- Охлаждение СОЖ и масла: расчет по теплоемкости масла, которая втрое ниже, чем у воды.
- Чиллеры для установок ТВЧ и индукционного нагрева: расчет по мощности источника питания, режим повышенных температур воды.
- Чиллеры для купелей и бассейнов: расчет по объему чаши, времени выхода на режим и теплопритоку от окружающей среды.
- Принцип работы чиллера: схема холодильного контура и назначение узлов.
Частые вопросы по расчету и подбору чиллера
Как рассчитать холодопроизводительность чиллера?
Для воды: Q (кВт) = G · (Тн - Тк) · 1,163, где G - расход в м3/ч, Тн и Тк - температуры на входе и выходе в °С. Для любой другой жидкости: Q (кВт) = G · (Тн - Тк) · Ср · плотность / 3600, где Ср берется в кДж/(кг·°С), плотность в кг/м3. К полученному результату добавляют запас 10-20 %.
Какой запас мощности закладывать при подборе чиллера?
Стандартный запас составляет 15 %. Он компенсирует загрязнение конденсатора в процессе эксплуатации, неравномерность технологической нагрузки и снижение производительности по мере износа. Для запыленных производств и цехов без регулярного обслуживания конденсатора запас увеличивают до 20-25 %.
Что такое тонна холода и сколько это в кВт?
Тонна холода (refrigeration ton, RT) - американская единица холодопроизводительности. 1 тонна холода равна 12 000 BTU/ч или 3,517 кВт. Единица встречается в каталогах и методиках подбора американских производителей; в российской практике холодопроизводительность указывают в кВт.
Как гликоль влияет на расчет чиллера?
Удельная теплоемкость 45-процентного пропиленгликоля составляет 3,45 кДж/(кг·°С) против 4,19 у воды, плотность - 1040 против 1000 кг/м3. При одинаковом перепаде температур через контур нужно прокачать примерно на 17 % больший объем хладоносителя, поэтому насос и диаметры магистралей подбираются с учетом этого. Дополнительно растет вязкость, что снижает коэффициент теплопередачи испарителя.
Чем однонасосная схема отличается от двухнасосной?
Однонасосную схему применяют при перепаде температур в контуре до 7 °С - потребитель и испаритель работают на одном расходе. Если перепад больше 7 °С, ставят двухнасосную схему с промежуточной емкостью: первый насос обеспечивает расчетный расход через испаритель, второй - через технологическое оборудование.
Что такое кратность циркуляции хладоносителя?
Кратность циркуляции n показывает, во сколько раз расход через испаритель превышает расход через технологическое оборудование. Она равна отношению перепада температур у потребителя к перепаду температур в испарителе. При перепаде 17 °С у потребителя и 5 °С в испарителе кратность составляет 3,4.
Как температура наружного воздуха влияет на холодопроизводительность?
У чиллера с воздушным охлаждением конденсатора рост температуры наружного воздуха повышает давление конденсации: холодопроизводительность падает, а потребляемая мощность растет. Поэтому подбор ведут не по одной паспортной цифре, а по таблицам для расчетной температуры площадки - для средней полосы России это обычно +30...+35 °С.
Нужен ли бак-аккумулятор в контуре чиллера?
Бак-аккумулятор нужен при резко переменной или циклической нагрузке, когда объем воды в контуре мал. Он сглаживает пики, увеличивает время между пусками компрессора и продлевает его ресурс. При равномерной нагрузке и достаточном объеме контура бак не требуется.
Какая температура воды нужна для охлаждения индукционного нагревателя?
Для установок индукционного нагрева воду подают теплой, обычно +25...+35 °С, а не +7 °С, как в большинстве технологических процессов. Холодная вода вызывает конденсацию влаги на индукторе, конденсаторной батарее и токоведущих шинах, что приводит к пробою. Температуру на выходе из чиллера выбирают выше точки росы в цехе. Побочный эффект выгоден: при повышенной температуре кипения хладагента тот же чиллер выдает большую холодопроизводительность.
Сколько тепла отводится водой от установки ТВЧ?
Ориентировочно 20-30 % потребляемой мощности. Основная часть приходится на индуктор, остальное - на инвертор, конденсаторную батарею, согласующий трансформатор и токопроводы. Точные значения указываются в паспорте установки: там же приводится требуемый расход воды и допустимый перепад температур, по которым расчет можно выполнить напрямую.
Как учесть тепло брожения при подборе чиллера для пивоварни?
Пиковое тепловыделение главного брожения составляет ориентировочно 0,3 кВт на 1 м3 сусла плотностью 12 °P и приходится на вторые-третьи сутки. К нему добавляют теплоприток через изоляцию танка и нагрузку от тех ЦКТ, которые в этот момент идут на холодную выдержку или созревание. Складывать максимальные нагрузки всех танков нельзя - считают фактическое состояние парка. Охлаждение сусла после варки в расчет чиллера напрямую не включают: его ведут через танк ледяной воды, иначе пиковая нагрузка вырастает на порядок.
Какой чиллер нужен для охлаждения молока с +34 до +4 °С?
Мощность зависит от схемы обвязки, а не от самого перепада температур. При прямом проточном охлаждении надоя 3000 л за 2 часа требуется около 50 кВт. Предварительное охлаждение скважинной водой на первой ступени пластинчатого теплообменника снижает потребность примерно до 27 кВт. Схема с аккумулятором льда, который намораживается 20 часов в сутки, позволяет обойтись мощностью около 10 кВт. Для пищевых продуктов применяют только пропиленгликоль.