Тепловая нагрузка от двигателей вентиляторов и электронагревателей оттайки воздухоохладителей
Тепловая нагрузка от двигателей вентиляторов и ТЭНов оттайки воздухоохладителей: вся электрическая мощность вентиляторов внутри камеры превращается в тепло, а при оттайке часть тепла ТЭНов попадает в камеру. Нагрузку считают как мощность двигателей × время их работы плюс долю энергии оттайки — обычно 30–50 %.
Содержание
В современных холодильных камерах с целью обеспечения эффективного перемешивания и хорошей циркуляции воздуха внутри камер все испарители оборудуются вентиляторами. Каждый вентилятор имеет приводной электродвигатель, который выделяет тепло, добавляющееся к теплу, выделяемому другими источниками.
Системы оттаивания испарителей могут быть различной конструкции, но как правило речь идет об оттаивании с помощью электронагревателей.
Тепловая нагрузка от работы двигателей вентиляторов и электронагревателей оттайки воздухоохладителей Qвоздух определяется по формуле:
Qвоздух = n1 · P1 · τвен + 0,3 · n2 · P2 · τоттτр, Вт
- где n1 — число электродвигателей вентиляторов;
- P1 — мощность рассматриваемого вентилятора, Вт;
- τвен - ежедневная продолжительность работы вентиляторов; час/сутки (как правило τвен = τр);
- τр — ежедневная продолжительность работы холодильной установки, час/сутки; (см. табл. 2.12)
- 0,3 — коэффициент, учитывающий долю тепла электронагревателей оттайки, идущую на увеличению тепловой нагрузки на камеру. Этот коэффициент следует учитывать в случае работы вентиляторов воздухоохладителя в процессе оттайки, в противном случае значение этого коэффициента равно 0;
- n2 — число электронагревательных элементов;
- Р2 — тепловая мощность каждого нагревательного элемента данного типа, Вт;
- τотт — ежедневная длительность оттаивания, часов/сутки (см. таблицу 2.12)
Для этого расчета, следовательно, необходимо знать число и тип предусмотренных испарителей (число электродвигателей вентиляторов, их мощность а так же мощность электронагревателей оттайки). Однако обычно эти характеристики становятся известными только тогда, когда расчет теплового баланса завершен. Поэтому вначале число и тип испарителей определяют в первом приближении, а затем уточняют результаты как только станет известным полная действительная тепловая нагрузка. Поэтому на данном этапе определяют предварительную тепловую нагрузку от работы воздухоохладителей Qвозд.пред, которая составляет 10–20 % от промежуточной холодопроизводительности. Следовательно, имеем:
Qвозд.пред = (0,1…0,2) · Qпром, Вт
Расчёт кратко
Вся мощность двигателей вентиляторов внутри камеры переходит в тепло: Q = N · n · τ / 24, где N — мощность одного двигателя, n — число, τ — часы работы. Смежная тема — в статье тепловая нагрузка от обменной вентиляции.
Сколько электроэнергии потребляют вентиляторы воздухоохладителя
Мощность вентиляторов воздухоохладителя составляет 3–6 % его холодопроизводительности у плюсовых камер и 8–15 % у низкотемпературных: в морозильной камере воздух плотнее и холоднее, разность температур между воздухом и хладагентом меньше, и, чтобы снять ту же мощность, нужна большая поверхность и больший расход воздуха. Вентиляторы работают почти всё время, когда работает камера (они продолжают гонять воздух и в паузах компрессора, если не предусмотрено их отключение), так что их тепло — постоянная добавка, которую потом снимает та же машина. Для 10 кВт холода при −18 °C это 1–1,5 кВт вентиляторов, то есть 10–15 % «сверху».
| Холодопроизводительность | Плюсовая камера (ΔT 8 K) | Морозильная камера (ΔT 6 K) | Вентиляторы |
|---|---|---|---|
| 3–5 кВт | 0,1–0,2 кВт | 0,2–0,4 кВт | 1–2 × Ø300–350 |
| 10 кВт | 0,3–0,5 кВт | 0,8–1,5 кВт | 2–3 × Ø400–450 |
| 20 кВт | 0,6–1 кВт | 1,5–2,5 кВт | 2–3 × Ø500 |
| 50 кВт | 1,5–2,5 кВт | 4–6 кВт | 3–4 × Ø630 |
| 100 кВт | 3–5 кВт | 8–12 кВт | 4–6 × Ø800 |
Точные цифры есть в каталоге выбранного аппарата; EC-вентиляторы с регулированием оборотов снижают потребление на 20–40 % в частичных режимах, и это уменьшает нагрузку на камеру ровно на столько же.
Оттайка: сколько тепла попадает в камеру при разных способах
Доля тепла оттайки, уходящая в камеру, зависит от способа: при электрической оттайке ТЭНами в камеру попадает 30–50 % их энергии (остальное — таяние и прогрев инея, вода в дренаж), при оттайке горячим газом — 20–30 %, при водяной — 10–20 %, а воздушная оттайка плюсовых камер (просто остановка компрессора при работающих вентиляторах) вообще не вносит тепла, потому что иней тает за счёт воздуха камеры. Мощность ТЭНов обычно 0,2–0,4 кВт на 1 кВт холодопроизводительности аппарата, циклов 2–4 в сутки по 20–40 минут — в итоге электрооттайка добавляет к балансу низкотемпературной камеры 5–10 %.
| Способ | Доля тепла в камеру | Где применяют | Длительность цикла |
|---|---|---|---|
| Воздушная (остановка компрессора) | 0 | камеры выше +2 °C | 20–60 мин |
| Электрическая, ТЭНы | 30–50 % | камеры ниже +2 °C, стандарт | 20–40 мин |
| Горячим газом | 20–30 % | низкотемпературные, централи | 10–20 мин |
| Водяная | 10–20 % | шоковая заморозка, аммиак | 10–15 мин |
Как устроены и настраиваются циклы — в статьях оттайка: что это и режимы оттайки и оттайка горячим газом. Влага, которая намерзает на аппарате, приходит с воздухом через двери и с продуктом — чем меньше инфильтрация, тем реже оттайка.
Пример: вентиляторы и оттайка для камеры из расчёта
Для камеры хранения мяса из примера промежуточная холодопроизводительность 21,8 кВт; выбираем два кубических воздухоохладителя по 12 кВт при −18 °C, у каждого три вентилятора по 0,37 кВт и ТЭНы оттайки 6 кВт, оттайка 3 раза в сутки по 45 минут (2,25 ч) при работающих вентиляторах. Тепло вентиляторов: 6 · 0,37 · 18 / 24 = 1,67 кВт; тепло оттайки: 0,3 · 2 · 6 · 2,25 / 24 = 0,34 кВт; вместе Qвозд ≈ 2,0 кВт — 9 % от Qпром, что совпадает с предварительной оценкой 10–20 %.
Qвозд = n1·P1·τвен/24 + 0,3·n2·P2·τотт/24 = 1,67 + 0,34 ≈ 2,0 кВт
Тепло вентиляторов и оттайки
Q = n₁·P₁·τ₁/24 + k·P₂·τ₂/24; k = 0,3–0,5 для ТЭНов, 0 для воздушной оттайки.
Правила подбора самих аппаратов — в статье испаритель для холодильной камеры: правила выбора. У гликолевых воздухоохладителей оттайка чаще тёплым гликолем от обратной линии — тепло в камеру 10–20 %, а вентиляторы такие же; на склад с общей нагрузкой камер 45 кВт вентиляторы и оттайка добавляют 4–6 кВт, и под это берут чиллер 52 кВт; свой вариант можно просчитать через подбор чиллера.
Частые вопросы
Как учитывать тепло от вентиляторов воздухоохладителя?
Мощность двигателей вентиляторов умножают на время их работы в сутки: практически вся она переходит в тепло внутри камеры. Для низкотемпературных камер это 8–15 % холодопроизводительности аппарата, для плюсовых — 3–6 %.
Какая часть тепла оттайки попадает в камеру?
По опыту 30–50 % энергии ТЭНов: остальное расходуется на таяние инея и уходит с талой водой. При оттайке горячим газом в камеру попадает 20–30 %, при водяной — 10–20 %, при воздушной оттайке плюсовых камер — 0.
Какая часть мощности вентилятора идёт в тепло камеры?
Практически вся, если двигатель стоит в камере: и механическая работа вентилятора, и потери двигателя превращаются в тепло воздуха. EC-вентиляторы на пониженных оборотах потребляют на 20–40 % меньше — и греют меньше на столько же.
Сколько процентов нагрузки камеры дают вентиляторы и оттайка?
Обычно 10–20 % промежуточной холодопроизводительности в низкотемпературных камерах и 5–10 % в плюсовых. Для камеры из примера с двумя аппаратами по 12 кВт получилось 2,0 кВт при Qпром = 21,8 кВт — около 9 %.
Как рассчитать мощность ТЭНов оттайки?
По каталогу аппарата; ориентир — 0,2–0,4 кВт ТЭНов на 1 кВт холодопроизводительности воздухоохладителя при −18 °C. В нагрузку камеры идёт 30–50 % их энергии за время оттайки — 2–4 цикла в сутки по 20–40 минут.
Читайте также