Чиллер для охлаждения воды: устройство и подбор мощности

Что такое чиллер для охлаждения воды и где он нужен на розливе

Чиллер для охлаждения воды на розливе не контактирует с продуктом. Он снимает тепло с промежуточного теплоносителя: подготовленной воды или водного раствора гликоля. Дальше этот холод через пластинчатый теплообменник, рубашку или воздухоохладитель передаётся туда, где нужен. Отсюда главное требование к подбору: считать не «холод вообще», а температуру подачи, расход теплоносителя и теплоприток конкретного узла.

Точки на линии, где чиллер обычно и стоит: охлаждение продукта после пастеризации или купажа, тоннель охлаждения, вода на форсунки ополаскивателя, контуры пресс-форм выдува ПЭТ тары, конденсаторы и маслоохладители компрессоров. Ориентиры по температурам такие. Продукт чаще выводят на 4–12 °C, вода ополаскивателя идёт при 10–20 °C, гликолевый контур для минусовых режимов держат до минус 8 °C. Точные значения зависят от продукта, тары и требований технолога.

Как устроен чиллер: контур хладагента и водяной контур

Чиллер для охлаждения воды собран из двух связанных контуров. В контуре хладагента компрессор сжимает газ, конденсатор отводит тепло (воздушный с вентиляторами или водяной с проточной водой), дросселирующее устройство сбрасывает давление, а испаритель забирает тепло из продукта. Водяной контур замыкает испаритель, бак-накопитель, насос и подачу к потребителю. Автоматика ведёт контроль по давлению нагнетания и всасывания, по температуре воды на выходе и защищает компрессор от частых пусков.

По компоновке различают полный чиллер и гидромодуль. В первом случае бак, насос и обвязка уже в корпусе, во втором их монтируют отдельно на площадке. Типовые узлы водяной части:

• испаритель кожухотрубный или пластинчатый, подбирается по расходу и перепаду температур;
• бак-накопитель, сглаживает пики разбора воды при розливе и снижает число включений;
• насос подачи с запасом по напору на длину трубопровода и высоту подъёма;
• датчики давления и температуры, реле протока, защита от работы без воды;
• запорная арматура, фильтр и манометры на входе и выходе.

Объём бака обычно берут из расчёта нескольких минут работы без подпитки, точная цифра зависит от продукта и формата тары. Подбор мощности и моделей смотрите в разделе охладители воды (чиллеры).

Виды чиллеров: с воздушным и водяным конденсатором, с выносным и встроенным конденсатором

По способу отвода тепла различают две схемы. Чиллер для охлаждения воды с воздушным конденсатором выбрасывает тепло прямо в помещение или на улицу: нужен приток воздуха и организованный выброс, иначе температура в машинном зале растёт, а холодопроизводительность падает. Водяной конденсатор тепло не выбрасывает, а передаёт оборотной воде или сухой градирне. Вторая схема компактнее по воздуху, но тянет за собой насосы, трубопроводы и водоподготовку.

По компоновке выбирают между моноблоком и раздельной схемой. У моноблока конденсатор в одном корпусе с компрессором, фреоновых трасс нет, монтаж проще. Выносной конденсатор разносится с испарителем на расстояние, и каждая лишняя длина трассы требует дозаправки и внимания к переохлаждению. Чистка теплообменника и проверка хладагента входят в плановое техобслуживание.

Как рассчитать мощность чиллера для линии розлива

Считайте по каждому потребителю отдельно: Q = m·c·ΔT. Для воды c = 4,19 кДж/(кг·К), для соков, масла или моющего раствора теплоёмкость другая, её берут из паспорта продукта. Массовый расход m переводят в кг/с, ΔT задаёт технолог по режиму розлива и требованиям к продукту.

Складывайте нагрузку от продукта, ополаскивателя, пресс-форм и добавьте теплопритоки от насосов, труб и помещения. Запас обычно 15–25 %. Считайте чиллер по пиковому розливу, а не по среднему за смену. При работе на гликоле холодопроизводительность падает, поправка зависит от концентрации и температуры кипения.

Что ещё влияет на подбор: расход, напор, дельта температур и хладагент

Расход теплоносителя, перепад температур и холодопроизводительность жёстко связаны. При одной и той же мощности маленькая дельта (1–2 °C) требует большого объёма прокачки, а значит труб большего диаметра и насоса с высоким напором. На практике для чиллера для охлаждения воды и пластинчатого теплообменника берут дельту 4–6 °C: этого хватает, чтобы не гонять лишние кубометры и не терять напор на гидравлике контура.

Напор считают по длине труб, фитингам, теплообменнику и запорной арматуре, с запасом 10–15 %. По хладагенту: рабочие температуры кипения и конденсации определяют, какой компрессор и какое помещение нужны. Для низких температур конденсатор греется сильнее, поэтому вентиляция машинного зала важна не меньше мощности.

Чек-лист подбора и типичные ошибки при покупке чиллера

Сбор данных начинается с замера фактического расхода теплоносителя на входе и выходе линии, а не со среднего по паспорту насоса. Запросите у поставщика чиллер для охлаждения воды с расчётом под ваши температуры подачи и обратки, тип теплоносителя (вода или водогликолевая смесь), точку росы в цехе и параметры электросети по фазам. Отдельно фиксируются место установки, длина и высота трасс, доступный объём воздуха для конденсатора.

• Расход и дельта температур в самой холодной точке смены
• Запас по загрязнению теплообменника не менее 10–15 %
• Байпас на случай падения расхода ниже минимального
• Свободный приток воздуха к воздушному конденсатору
• Трап или поддон под сбор конденсата

Частая ошибка: расчёт по среднему расходу и размещение конденсатора в замкнутом объёме, где нет притока. Без байпаса при малом расходе теплообменник обмерзает, а игнорирование конденсата приводит к сырости у фундамента.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание чиллера на производстве

После подбора чиллер для охлаждения воды нужно правильно обвязать: гибкие вставки на входе и выходе гасят вибрацию, запорная арматура и манометры ставят на обе ветви, байпас с регулирующим клапаном защищает насос при малом расходе. Трубопроводы холодного контура изолируют, иначе конденсат льётся на пол и растёт нагрузка на компрессор. Контур заполняют подготовленной водой с гликолем по расчёту, стравливают воздух, проверяют опрессовкой и только потом запускают. Автоматику настраивают по уставкам: температура подачи, дельта, защита по давлению хладагента и по потоку.

Регламент планового ТО

Обслуживание сводится к нескольким операциям: чистка конденсатора, проверка давления хладагента и переохлаждения, замена или промывка фильтров, контроль состояния насоса и подшипников, проверка точки росы по изоляции. Летом нагрузка выше, зимой есть риск переохлаждения, поэтому контур защищают и следят за уставками. ООО «Промгарант» подбирает такое оборудование под продукт и тару, поставляет его и выполняет монтажные и пусконаладочные работы.

Вопросы и ответы

Информация, предоставленная в этом блоге, предназначена исключительно для общих информационных целей. Материалы, опубликованные на этом сайте, не являются заменой профессиональной консультации. Перед принятием каких-либо решений, связанных с использованием нашего оборудования, рекомендуем обратиться в компанию ООО «Промгарант» для личной консультации.