Чиллер - Chiller

Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найдите источники: «Чиллер»  – Новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR (Декабрь 2007 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Йорк Интернэшнл чиллер с водяным охлаждением

А чиллер это машина, которая отводит тепло от жидкости через парокомпрессия, Адсорбционное охлаждение, или же абсорбционное охлаждение циклы. Затем эта жидкость может циркулировать через теплообменник для охлаждения оборудования или другого технологического потока (например, воздуха или технической воды). В качестве необходимого побочного продукта охлаждение создает отходящее тепло которые должны быть выброшены в атмосферу или, для большей эффективности, восстановлены для отопления.^{[нужна цитата ][1]} В парокомпрессионных чиллерах можно использовать любой из множества различных типов компрессоров. Сегодня наиболее распространены герметичные спиральные, полугерметичные винтовые или центробежные компрессоры. Сторона конденсации чиллера может иметь воздушное или водяное охлаждение. Даже при водяном охлаждении чиллер часто охлаждается за счет принудительной или принудительной тяги. градирни. Абсорбционным и адсорбционным чиллерам для работы требуется источник тепла. ^[2][3]

Охлажденная вода используется для охладить и осушить воздух в средних и крупных коммерческих, промышленных и институциональных помещениях. Водоохладители могут иметь водяное, воздушное или испарительное охлаждение. Системы с водяным охлаждением могут обеспечить эффективность и воздействие на окружающую среду преимущества перед системами с воздушным охлаждением.^[4]

Использование в кондиционировании воздуха

Охладитель жидкости (на основе гликоля) с конденсатором воздушного охлаждения на крыше коммерческого здания среднего размера.

В кондиционер систем, охлажденная вода обычно распределяется по теплообменникам, или катушки, в обработчики воздуха или другие типы оконечных устройств, которые охлаждают воздух в соответствующем пространстве (ах). Затем вода рециркулирует в чиллер для повторного охлаждения. Эти охлаждающие змеевики передают явное тепло и скрытая теплота из воздуха в охлажденную воду, таким образом охлаждая и обычно осушая воздушный поток. Типичный чиллер для систем кондиционирования воздуха рассчитан на 50кВт (170 тыс.БТЕ /час ) и 7 МВт (24 миллиона БТЕ / ч), и по крайней мере один производитель (York International) может производить чиллеры, способные охлаждать до 21 МВт (72 миллиона БТЕ / ч).^{[нужна цитата ]} Температура охлажденной воды может варьироваться от 2 до 7 ° C (от 35 до 45 ° F), в зависимости от требований приложения.^[5]

Когда чиллеры для систем кондиционирования не работают или нуждаются в ремонте или замене, можно использовать аварийные чиллеры для подачи охлажденной воды. Арендованные чиллеры устанавливаются на трейлер чтобы их можно было быстро развернуть на сайте. Большая охлажденная вода шланги используются для соединения арендованных чиллеров и систем кондиционирования воздуха.^[6]

Использование в промышленности

В промышленном применении охлажденная вода или другая жидкость из чиллера перекачивается через технологическое или лабораторное оборудование. Промышленные чиллеры используются для контролируемого охлаждения изделий, механизмов и заводского оборудования в самых разных отраслях промышленности. Они часто используются в пластмассовой промышленности, литье под давлением и раздувом, смазочно-охлаждающих маслах для металлообработки, сварочном оборудовании, литье под давлением и станкостроение, химическая обработка, фармацевтический состав, производство продуктов питания и напитков, обработка бумаги и цемента, вакуумные системы, дифракция рентгеновских лучей, источники питания и электростанции, аналитическое оборудование, полупроводники, сжатый воздух и охлаждение газа. Они также используются для охлаждения высокотемпературных специализированных предметов, таких как аппараты МРТ и лазеры, а также в больницах, отелях и университетских городках.

Чиллеры для промышленного применения могут быть централизованными, когда один чиллер обслуживает несколько потребностей в охлаждении, или децентрализованными, когда каждое приложение или машина имеет свой собственный чиллер. У каждого подхода есть свои преимущества. Также возможно сочетание централизованных и децентрализованных чиллеров, особенно если требования к охлаждению одинаковы для некоторых приложений или точек использования, но не для всех.

Децентрализованные чиллеры обычно имеют небольшой размер и холодопроизводительность, обычно от 0,2 до 10 коротких тонн (от 0,179 до 8,929 длинных тонн; от 0,181 до 9,072 т). Централизованные чиллеры обычно имеют мощность от десяти до сотен или тысяч тонн.

Охлажденная вода используется для охладить и осушить воздух в средних и крупных коммерческих, промышленных и институциональных (CII) помещениях. Водоохладители могут иметь водяное, воздушное или испарительное охлаждение. В чиллерах с водяным охлаждением используются: градирни которые улучшают термодинамическую эффективность чиллеров по сравнению с чиллерами с воздушным охлаждением. Это происходит из-за отвода тепла, равного или близкого к температуре воздуха по влажному термометру, а не из-за более высокой, иногда намного более высокой температуры по сухому термометру. Чиллеры с испарительным охлаждением обладают более высокой эффективностью, чем чиллеры с воздушным охлаждением, но ниже, чем чиллеры с водяным охлаждением.

Чиллеры с водяным охлаждением обычно предназначены для установки и эксплуатации внутри помещений, охлаждаются отдельным водяным контуром конденсатора и подключаются к наружным градирням для отвода тепла в атмосферу.

Чиллеры с воздушным и испарительным охлаждением предназначены для установки и эксплуатации вне помещений. Машины с воздушным охлаждением напрямую охлаждаются окружающим воздухом, который механически циркулирует непосредственно через змеевик конденсатора машины, чтобы отводить тепло в атмосферу. Машины с испарительным охлаждением аналогичны, за исключением того, что они создают туман из воды над змеевиком конденсатора, чтобы помочь в охлаждении конденсатора, что делает машину более эффективной, чем традиционная машина с воздушным охлаждением. Как правило, удаленная градирня не требуется ни для одного из этих типов блочных чиллеров с воздушным или испарительным охлаждением.

Там, где это возможно, холодная вода, имеющаяся в близлежащих водоемах, может использоваться непосредственно для охлаждения, замены или дополнения градирен. В охлаждение из глубоководных источников система в Торонто, Онтарио, Канада, это пример. Холодная озерная вода используется для охлаждения чиллеров, которые, в свою очередь, используются для охлаждения городских зданий через централизованное охлаждение система. Возвратная вода используется для обогрева питьевого водоснабжения города, что желательно в этом холодном климате. Всякий раз, когда отвод тепла чиллера может использоваться в производственных целях, в дополнение к функции охлаждения возможна очень высокая тепловая эффективность.

Парокомпрессионный чиллер

В парокомпрессионных чиллерах обычно используется один из четырех типов компрессоров: Возвратно-поступательный сжатие прокрутка сжатие винтовой сжатие и центробежный сжатие - это все механические машины, которые могут работать от электродвигатели, пар, или же газовые турбины. Использование электродвигателей в полугерметичной или герметичной конфигурации является наиболее распространенным методом приведения в действие компрессоров, поскольку электродвигатели могут эффективно и легко охлаждаться хладагентом, не требуя подачи топлива или вытяжной вентиляции, и не требуются уплотнения вала, что снижает необходимость в техническом обслуживании, утечки, эксплуатационные расходы и время простоя. Они производят охлаждающий эффект через обратный цикл Ренкина, также известный как сжатие пара. С участием охлаждение испарением теплоотвод, их КПД очень высоки; обычно 4,0 или больше.

КС ${ displaystyle = { frac { text {Мощность охлаждения}} { text {Входная мощность}}}}$

Современная технология парокомпрессионных чиллеров основана на цикле «обратного Ренкина», известном как парокомпрессия. См. Прилагаемую диаграмму, на которой показаны основные компоненты системы чиллера.

Схема, показывающая компоненты чиллера с водяным охлаждением

Ключевые компоненты чиллера:

Холодильные компрессоры - это, по сути, насос для газообразного хладагента. Производительность компрессора и, следовательно, холодопроизводительность чиллера измеряется в входных киловаттах (кВт), потребляемой мощности в лошадиных силах (л.с.) или объемном расходе (м³/ ч, фут³/час). Механизм сжатия газообразного хладагента в разных компрессорах различается, и каждый имеет свое применение. Обычные холодильные компрессоры включают поршневые, спиральные, винтовые или центробежные. Они могут приводиться в действие электродвигателями, паровыми турбинами или оргазовыми турбинами. Компрессоры могут иметь встроенный двигатель от определенного производителя или быть открытым приводом, что позволяет подключаться к другому типу механического соединения. Компрессоры также могут быть либо герметичными (закрытые сваркой), либо полугерметичными (соединенными болтами).

В последние годы применение технологии частотно-регулируемого привода (VSD) повысило эффективность парокомпрессионных чиллеров. Первый VSD был применен в чиллерах с центробежными компрессорами в конце 1970-х годов и стал нормой по мере роста стоимости энергии. Теперь VSD применяются в ротационных винтовых и спиральных компрессорах.

Конденсаторы могут быть с воздушным, водяным или испарительным охлаждением. Конденсатор - это теплообменник, который позволяет теплу переходить от хладагента к воде или воздуху. Конденсаторы с воздушным охлаждением изготавливаются из медных трубок (для потока хладагента) и алюминиевых пластин (для потока воздуха). Каждый конденсатор имеет разную стоимость материалов и разную эффективность. У конденсаторов с испарительным охлаждением очень высокий коэффициент полезного действия (COP); обычно 4,0 или больше. Конденсаторы с воздушным охлаждением устанавливаются и эксплуатируются на открытом воздухе и охлаждаются наружным воздухом, который часто пропускается через конденсатор с использованием электрические вентиляторы. Конденсаторы с водяным охлаждением охлаждаются водой, которая, в свою очередь, охлаждается градирни.

Расширительное устройство или устройство измерения хладагента (RMD) ограничивает поток жидкого хладагента, вызывая падение давления, которое приводит к испарению некоторого количества хладагента; это испарение поглощает тепло от ближайшего жидкого хладагента. RMD расположен непосредственно перед испарителем, так что холодный газ в испарителе может поглощать тепло из воды в испарителе. На выходной стороне испарителя имеется датчик для RMD, который позволяет RMD регулировать поток хладагента в соответствии с требованиями к конструкции чиллера.

Испарители могут быть пластинчатого или кожухотрубного типа. Испаритель представляет собой теплообменник, который позволяет тепловой энергии переноситься из водяного потока в газообразный хладагент. Во время изменения состояния оставшейся жидкости на газ хладагент может поглощать большое количество тепла без изменения температуры.

Как работает абсорбционная технология

Термодинамический цикл абсорбционный чиллер приводится в движение источником тепла; это тепло обычно доставляется в чиллер через пар, горячую воду или продукты сгорания. По сравнению с чиллерами с электрическим приводом, абсорбционный чиллер имеет очень низкую потребность в электроэнергии - очень редко более 15 кВт комбинированное потребление как для насоса раствора, так и для насоса хладагента. Однако его требования к подведению тепла велики, а его коэффициент полезного действия часто составляет от 0,5 (однократное воздействие) до 1,0 (двойное действие). Для той же вместимости абсорбционный чиллер требует гораздо большего градирни чем парокомпрессионный чиллер. Однако абсорбционные охладители с точки зрения энергоэффективности превосходны там, где легко доступно дешевое низкопотенциальное тепло или отработанное тепло.^[7] В очень солнечном климате солнечная энергия использовался для работы абсорбционных чиллеров.

В одноэтапном абсорбционном цикле в качестве хладагента используется вода. бромид лития как абсорбент. Именно сильное сродство этих двух веществ друг к другу заставляет цикл работать. Весь процесс происходит почти в полном вакууме.

1. Насос раствора : Разбавленный раствор бромида лития (концентрация 60%) собирается на дне корпуса абсорбера. Отсюда герметичный насос для раствора перемещает раствор через кожухотрубный теплообменник для предварительного нагрева.
2. Генератор : После выхода из теплообменника разбавленный раствор перемещается в верхнюю оболочку. Раствор окружает пучок труб, по которым проходит пар или горячая вода. Пар или горячая вода передают тепло бассейну с разбавленным раствором бромида лития. Раствор закипает, направляя пары хладагента вверх в конденсатор и оставляя после себя концентрированный бромид лития. Концентрированный раствор бромида лития опускается в теплообменник, где он охлаждается слабым раствором, перекачиваемым в генератор.
3. Конденсатор : Пар хладагента мигрирует через туманоуловители к трубному пучку конденсатора. Пар хладагента конденсируется на трубках. Тепло отводится охлаждающей водой, которая движется по внутренней части трубок. Когда хладагент конденсируется, он собирается в желобе в нижней части конденсатора.
4. Испаритель : Жидкий хладагент движется из конденсатора в верхнем кожухе вниз к испарителю в нижнем кожухе и разбрызгивается по пучку труб испарителя. Из-за экстремального вакуума в нижней части корпуса [6 мм рт. (Этот вакуум создается за счет гигроскопического действия - сильного сродства бромида лития к воде - в абсорбере непосредственно под ним.)
5. Абсорбер : Когда пар хладагента мигрирует в абсорбер из испарителя, концентрированный раствор бромида лития из генератора разбрызгивается поверх пучка труб абсорбера. Сильный раствор бромида лития фактически втягивает пары хладагента в раствор, создавая в испарителе экстремальный вакуум. Поглощение пара хладагента раствором бромида лития также выделяет тепло, которое отводится охлаждающей водой. Теперь разбавленный раствор бромида лития собирается в нижней части нижней оболочки, откуда он стекает в насос для раствора. Цикл охлаждения завершен, и процесс начинается снова.^[8]

Промышленные чиллеры

Промышленные чиллеры обычно поставляются в виде полных, комплектных замкнутых систем, включая чиллер, конденсатор, и насосная станция с рециркуляционным насосом, расширительным клапаном, отключением при отсутствии потока, внутренним контролем холодной воды. Внутренний бак помогает поддерживать температуру холодной воды и предотвращает скачки температуры. Промышленные чиллеры с замкнутым контуром рециркулируют чистую охлаждающую жидкость или чистую воду с кондиционирующими добавками при постоянной температуре и давлении, чтобы повысить стабильность и воспроизводимость машин и приборов с водяным охлаждением. Вода течет из чиллера к месту использования и обратно.^{[нужна цитата ]}

Если разница температур воды на входе и выходе велика, то для хранения холодной воды будет использоваться большой внешний резервуар для воды. В этом случае охлажденная вода не идет напрямую от чиллера к установке, а поступает во внешний резервуар для воды, который действует как своего рода «температурный буфер». Резервуар для холодной воды намного больше, чем внутренняя вода, идущая из внешнего резервуара в систему, а обратная горячая вода из системы возвращается во внешний резервуар, а не в охладитель.^{[нужна цитата ]}

Менее распространенные промышленные чиллеры с открытым контуром контролируют температуру жидкости в открытом резервуаре или отстойнике, постоянно рециркулируя ее. Жидкость забирается из резервуара, прокачивается через чиллер и возвращается в резервуар. В промышленных чиллерах используется водяное охлаждение вместо воздушного. В этом случае конденсатор не охлаждает горячий хладагент окружающим воздухом, а использует воду, которая охлаждается градирни. Эта разработка позволяет снизить потребление энергии более чем на 15%, а также позволяет значительно уменьшить размер чиллера из-за небольшой площади поверхности водяного конденсатора и отсутствия вентиляторов. Кроме того, отсутствие вентиляторов позволяет значительно снизить уровень шума.^{[нужна цитата ]}

В большинстве промышленных чиллеров в качестве среды охлаждения используется холод, но некоторые полагаются на более простые методы, такие как поток воздуха или воды через змеевики, содержащие хладагент, для регулирования температуры. Вода является наиболее часто используемым хладагентом в технологических чиллерах, хотя часто используются смеси хладагента (в основном вода с добавкой хладагента для улучшения рассеивания тепла).^[9]

Выбор промышленного чиллера

Важные характеристики, которые следует учитывать при поиске промышленных чиллеров, включают общую стоимость жизненного цикла, источник питания, степень защиты IP чиллера, холодопроизводительность чиллера, мощность испарителя, материал испарителя, тип испарителя, материал конденсатора, производительность конденсатора, температуру окружающей среды, тип вентилятора двигателя, уровень шума, материалы внутренних трубопроводов, количество компрессоров, тип компрессора, количество контуров холодильника, требования к хладагенту, температура нагнетания жидкости и COP (отношение холодопроизводительности в RT к энергии, потребляемой всем чиллером в кВт). Для чиллеров среднего и большого размера это значение должно находиться в диапазоне от 3,5 до 7,0, причем более высокие значения означают более высокую эффективность. Эффективность чиллера часто указывается в киловаттах на тонна охлаждения (кВт / RT).

Технические характеристики насоса, которые важно учитывать, включают поток процесса, рабочее давление, материал насоса, эластомер и материал механического уплотнения вала, напряжение двигателя, электрический класс двигателя, степень защиты двигателя и рейтинг насоса. Если температура холодной воды ниже -5 ° C, то необходимо использовать специальный насос, чтобы перекачивать этиленгликоль в высоких концентрациях. Другие важные характеристики включают размер и материалы внутреннего резервуара для воды, а также ток полной нагрузки.

Функции панели управления, которые следует учитывать при выборе между промышленными чиллерами, включают локальную панель управления, панель дистанционного управления, индикаторы неисправностей, индикаторы температуры и индикаторы давления.

Дополнительные функции включают аварийную сигнализацию, байпас горячего газа, переключение на городскую воду и ролики.^[8]

Разборные чиллеры также подходят для установки в удаленных районах, где условия могут быть жаркими и пыльными.^[10]

Если уровень шума чиллера является акустически неприемлемым, инженеры по контролю шума выполнят шумоглушители для снижения уровня шума чиллера. Для более крупных чиллеров обычно требуется набор шумоглушителей, который иногда называют блоком глушителей.

Хладагенты

Парокомпрессионный чиллер использует хладагент внутри как его рабочая жидкость. Доступны многие варианты хладагентов; при выборе чиллера необходимо согласовать требования к температуре охлаждения и охлаждающие характеристики хладагента. Важными параметрами, которые следует учитывать, являются рабочие температуры и давления.

Есть несколько факторов окружающей среды, которые касаются хладагентов, а также влияют на будущую доступность охладителей. Это ключевой момент при работе с прерывистым режимом работы, когда большой чиллер может прослужить 25 и более лет. Озоноразрушающая способность (ODP) и потенциал глобального потепления (GWP) хладагента необходимо учитывать. Данные ODP и GWP для некоторых наиболее распространенных парокомпрессионных хладагентов (с учетом того, что многие из этих хладагентов являются легковоспламеняющимися и / или токсичными):^[11]

R12 - это ссылка на ODP. CO₂ это ссылка GWP

В холодильных машинах, продаваемых в Европе, используются в основном хладагенты R410a (70%), R407c (20%) и R134a (10%).^[14]

Смотрите также

Рекомендации

внешняя ссылка

• Калькулятор энергопотребления чиллера (требуется Java)