Локальное охлаждение оборудования
Инжиниринг систем локального охлаждения оборудования
Компания ООО «СС-Трейд» специализируется разработке (инжиниринге) систем локального охлаждения оборудования.
Принципиальная схема любого локального охлаждения выглядит следующим образом:
И если по охлаждаемому оборудованию все понятно, то по гидромодулю и источнику холода могут быть варианты.
Каждая схема работы обычно оценивается по трём критериями:
- Работоспособность схемы,
- Стоимость оборудования,
- Стоимость обслуживания и владения.
Исходя из этого под одну и ту же задачу можно предложить несколько вариантов. Как правило побеждает решение, которое обеспечивает рабочие параметры при наименьшей совокупной стоимости.
Разберем на примерах.
Например, заказчику необходимо охладить электрометаллургическую печь небольшой мощности, расположенную в г. Екатеринбург, где по данным "СП 131.13330.2018 СНИП 23-01-99*Строительная климатология" средняя максимальная температура наиболее теплого месяца составляет 23.1 градус. Печь работает при стабильном графике охлаждающей воды 28 гр. вход, 60 гр. выход. На больших заводах при наличии оборотного цикла охлаждение данной печи замкнулось бы на градирню. В случае если мощности градирни недостаточно, вообще нет оборотного цикла, печь расположена на большом расстоянии от источника охлаждения или есть особые требования к чистоте воды, то на выручку приходят системы с локальным охлаждением оборудования.
Какие могут быть варианты по источникам холода?
- Вентиляторная градирня
Градирни служат для охлаждения теплоносителя, циркулирующего в замкнутых системах, с помощью воздуха из окружающей среды.
Принцип работы градирни
Процесс охлаждения в градирни происходит за счёт испарения части воды при стекании её тонкой плёнкой или каплями по специальному оросителю, вдоль которого в противоположном движению воды направлении подаётся поток воздуха, для интенсификации процесса по средствам вентилятора.
К плюсам испарительной градирни можно отнести - простоту конструкции, надежный процесс охлаждения, ремонтопригодность, модульную конструкцию и как следствие стоимость. К недостаткам относятся – необходимость подпитки воды, затраты на электроэнергию, необходимость строительства бассейна под воду (в малых аппаратах он встроен) и особенность эксплуатации оборудования в зимний период.
В целом данный вариант, за счет разных дополнительных опций, таких как полностью закрытый корпус, эжекционная система, пластиковые емкости под слив воды и т. п., все еще остается самым популярным в некоторых отраслях промышленности.
2. Драйкулер (Dry cooler, сухой охладитель)
В оребренном теплообменнике происходит охлаждение теплоносителя. Горячий теплоноситель поступает во входной патрубок драйкулера и проходит по теплообменнику, который обдувается воздухом. Для улучшения теплообмена предусмотрен вентилятор, который делает этот обдув принудительным и более эффективным. Охлаждённый теплоноситель выходит из драйкулера и направляется к чиллеру или иному оборудованию. Для интенсификации процесса теплообмена применяются адиабатические системы.
К плюсам таких аппаратов можно отнести: малые габариты и вес (за счет применения медных трубок и алюминиевого оребрения пучка), возможность установки на кровле или в ограниченных местах, соблюдение надежного процесса охлаждения при высоких требуемых графиках теплоносителя, отсутствие в необходимости дорогостоящих монтажным работ, таких как строительство бассейна под охлаждаемую воду (как случае с градирнями), возможность организации «чистого цикла».
К недостаткам относятся – сложность организации процесса охлаждения при высоких температурах наружного воздуха. За счет дополнительных опций, таких как система орошения пучка, данную температуру можно понизить, но в любом случае ниже температуры воздуха по мокрому термометру жидкость не охладить.
Также к минусам можно отнести невозможность работы на воде в условиях холодного климата, т.к. есть риск замерзания воды в тонкостенных трубках малого диаметра и как следствие их разрыв. Вследствие этого необходимо устанавливать гидромодуль с теплообменником для разделения сред – с уличной стороны в драйкулере будет охлаждаться незамерзающая жидкость (тосол, растворы этилен или пропилен гликоля), а со стороны оборудования - вода.
3. Аппараты воздушного охлаждения (АВО)
По принципу работы данные аппараты схожи с драйкулерами.
Отличие в деталях – материальное исполнение труб - черная сталь, нержавеющая сталь, специальные марки сталей. Такая трубка идет существенно толще, если в драйкулерах толщина идет от 0,35 мм, то в АВО бывают и 3-4 мм (в зависимости от параметров охлаждаемой среды). Соответственно при таком исполнении АВО могут стабильно работать на воде и при условиях суровых российских зим.
Еще одним отличием от сухих охладителей являются габариты и вес АВО. Они могут работать с очень большими расходами теплоносителей.
К плюсам таких аппаратов можно отнести: Прямое охлаждение без промежуточного контура, возможность работать с водой зимой, возможность организации «чистого цикла», проверенная временем конструкция.
К недостаткам относятся – сложность организации процесса охлаждения при высоких температурах наружного воздуха. Также это габаритное решение, из за применение в качестве материала трубы сталей с низким коэф. теплопередачи (черная сталь, нержавеющая сталь). Для исключения замерзания воды в пучках, применения дополнительных опций – камера рециркуляции, электрический или паровой подогреватель, что влечет за собой усложнение конструкции и удорожание проекта.
4. Холодильная машина (чиллер)
Чиллер (холодильная машина) – это современное оборудование, широко используемое в промышленности, бытовой сфере и других отраслях экономики. Основная функция этого оборудования – охлаждать жидкость, используя свойства хладагента.
Принципиальная схема работы чиллера (холодильной машины) с воздушным конденсатором.
Чиллер состоит из трех основных элементов: компрессора, конденсатора (тут бывает два варианта исполнения конденсатор с водяным охлаждением и конденсатор с воздушным охлаждением, в качестве которого функционально используются драйкулеры) и- испарителя (обычно это паянные теплообменники). Основная задача испарителя – это отвод тепла от охлаждаемого объекта. С этой целью через него пропускаются вода и хладагент. Закипая, хладагент отбирает энергию у жидкости. В результате этого вода или любой другой теплоноситель охлаждаются, а холодильный агент – нагревается и переходит в газообразное состояние. После этого газообразный холодильный агент попадает в компрессор. Там горячий пар сжимается. Здесь же он смешивается с маслом от компрессора.
В нагретом состоянии фреон поступает в конденсатор, где разогретый холодильный агент охлаждается потоком холодного воздуха. Затем наступает завершающий цикл работы: хладагент из теплообменника попадает в переохладитель, где его температура снижается, в результате чего фреон переходит в жидкое состояние и подается в фильтр-осушитель. Там он избавляется от влаги. Следующим пунктом на пути движения хладагента является терморасширительный вентиль, в котором давление фреона понижается. После выхода из терморасширителя холодильный агент представляет собой пар низкого давления в сочетании с жидкостью. Эта смесь подается в испаритель, где хладагент вновь закипает, превращаясь в пар и перегреваясь. Перегретый пар покидает испаритель, что является началом нового цикла.
К плюсам таких аппаратов можно отнести: гарантированное охлаждение жидкостей, даже существенно ниже температуры мокрого термометра окружающего воздуха, чего конечно невозможно достичь ни с помощью градирен или сухих охладителей. Альтернатив этому типу оборудования нет. Также такой тип оборудование в силу своей эффективности по параметру кол-во киловатт охлаждения/занимаемая площадь остается вне конкуренции.
К недостаткам относятся стоимость самого оборудования, последующая стоимость его содержания – затраты на электроэнергию и обслуживание. Сложность самого оборудования, не каждый специалист сможет его правильно обслужить.
ГИДРОМОДУЛИ
Гидромодуль — это оборудование, предназначенное для обеспечения циркуляции теплоносителя в системе локального охлаждения оборудования на базе чиллера или другого источника холода.
Принципиальная схема гидромодуля с теплообменником.
Гидромодуль состоит из насосного оборудования, расширительного бака, запорной арматуры, теплообменного аппарата, системы автоматизации.
В каждом конкретном случае состав оборудования подбирается индивидуально. Основная задача гидромодуля - поддержание необходимого расхода теплоносителя на охлаждаемом оборудовании, также он выполняет функцию стабилизации нагрузки в системе при помощи накопительного бака.
Возвращаясь к исходной поставленной задаче - охлаждение электрометаллургической печи небольшой мощности, самым логичным и дешевым вариантом, будет подбор следующего оборудования – драйкулер + гидромодуль с теплообменником.
В зависимости от поставленных задач, климатических условий, габаритов площадок размещения, бюджетов, наличия энергоресурсов и предпочтений заказчика существует много вариантов решения задач локального охлаждения оборудования.
Наша компания предлагает инжиниринг систем локального охлаждения оборудования с предложением различных вариантов как по цене, так и техническому воплощению.