Чиллер — это устройство, которое используется для охлаждения жидкости. В промышленности чиллеры можно рассматривать как часть холодильной установки, которая используется для удаления тепла. Чтобы действительно понять, что такое чиллер, необходимо знание принципов базового охлаждения.
Прежде чем перейти к основам охлаждения, необходимо рассмотреть несколько основных определений:
А). Тепло — это форма энергии, переносимая в силу разницы в температуре. Тепло существует повсюду в большей или меньшей степени. В качестве формы энергии он не может быть ни создано, ни разрушено, хотя другие формы энергии могут быть преобразованы в тепло и наоборот. Важно помнить, что тепловая энергия движется только в одном направлении; от теплого до более холодного объекта, вещества или площади.
Б). Холод — относительный термин, относящийся к недостатку тепла в объекте, веществе или области. Другое определение описывает это как отсутствие тепла, еще не разработан процесс достижения «абсолютного нуля», состояния, в котором все тепло удалено из какого-либо объекта, вещества или площади. Теоретически эта нулевая точка была бы на 459,69 градусов ниже нуля на шкале термометра Фаренгейта, или на 273,16 градуса ниже нуля на шкале Цельсия.
С). Охлаждение — это удаление нежелательного тепла от выбранного объекта, вещества или пространства и его перенос на другой объект, вещество или пространство. Удаление тепла снижает температуру и может быть достигнуто за счет использования льда, снега, охлажденной воды или механического охлаждения.
D). Механическое охлаждение — это использование механических компонентов, расположенных в «холодильной системе» для передачи тепла.
E). Хладагенты — это химические соединения, которые поочередно сжимаются и конденсируются в жидкость, а затем разрешается расширяться в пар или газ, когда они прокачиваются через механическую холодильную систему для циклирования.
Цикл охлаждения основан на давно известном физическом принципе, согласно которому жидкость, расширяющаяся в газ, забирает тепло из окружающего вещества или площади. (Вы можете проверить этот принцип, просто смачивая палец и удерживая его. Он сразу же начинает чувствовать себя более холодным, чем другие, особенно при воздействии какого-либо движения воздуха. Это потому, что жидкость, в которую вы окунали ее, испаряется, забирая тепло от кожи пальца и воздуха вокруг него).
Хладагенты испаряются при гораздо более низких температурах, чем вода, что позволяет им выделять тепло быстрее, чем вода на пальце.
F). Основные компоненты системы охлаждения.
Задача цикла охлаждения состоит в том, чтобы удалить нежелательное тепло из одного места и пренести его в другое. Для этого хладагент перекачивается через закрытую систему охлаждения. Если система не была закрыта, она использовала бы хладагент, рассеивая его в окружающие среды; поскольку он закрыт, один и тот же хладагент используется снова и снова, поскольку он проходит через цикл, удаляя некоторое количество тепла. Закрытый цикл также служит другим целям; он препятствует загрязнению хладагента и контролирует его течение, поскольку он является жидкостью в некоторых частях цикла и газом или паром в других фазах.
Давайте посмотрим, что происходит в простом цикле охлаждения и основных компонентах. В цикле существует два разных давления — испарение или низкое давление в «нижней стороне», а также конденсация или высокое давление на «высокой стороне». Эти зоны давления разделены двумя разделительными точками: один — это дозирующее устройство, в котором регулируется поток хладагента, а другой — в компрессоре, где пар сжимается.
Дозирующее устройство — это точка, в которой мы начнем путешествие по циклу. Это может быть тепловой расширительный клапан, капиллярная трубка или любое другое устройство для управления потоком хладагента в испарителе или охлаждающей катушке в качестве низкотемпературного низкотемпературного хладагента. Расширяющийся хладагент испаряется (изменяется состояние), когда он проходит через испаритель, где он удаляет тепло из вещества или пространства, в котором расположен испаритель.
Тепло будет проходить от более теплого вещества к испарителю, охлажденному при испарении хладагента внутри системы, заставляя хладагент «кипеть» и испаряться, меняя его на пар. Это похоже на изменение, которое происходит, когда ведро воды кипит на печи, и вода переходит в пар, за исключением того, что хладагент кипит при гораздо более низкой температуре.
Теперь этот низкотемпературный низкотемпературный пар идет к компрессору, где он сжимается в высокотемпературный пар высокого давления. Компрессор выгружает его в конденсатор, чтобы он мог отдать тепло, которое он забрал в испарителе. Пары хладагента находятся на более высокой температуре, чем воздух, проходящий через конденсатор (с воздушным охлаждением); или вода, проходящая через конденсатор (тип с водяным охлаждением); поэтому он переносится из более теплых паров хладагента в более прохладный воздух или воду.
В этом процессе, когда тепло удаляется из пара, происходит изменение состояния, и пар конденсируется обратно в жидкость при высоком давлении и высокой температуре.
Жидкий хладагент перемещается теперь на дозатор, где он проходит через небольшое отверстие или отверстие, где происходит падение давления и температуры, а затем поступает в испаритель или охлаждающую катушку. Когда хладагент проникает в большое отверстие трубки испарителя, он испаряется, и готов к запуску другого цикла через систему.
Система охлаждения требует некоторых средств подключения основных основных компонентов — испарителя, компрессора, конденсатора и измерительного устройства. Трубы или «линии» делают систему полной, чтобы хладагент не просочился в атмосферу. Линия всасывания соединяет испаритель или охлаждающую катушку с компрессором, линия горячего газа или нагнетания соединяет компрессор с конденсатором, а линия жидкости — соединительная трубка между конденсатором и дозирующим устройством (терморасширительный клапан). Некоторые системы будут иметь приемник сразу после конденсатора и до измерительного устройства, где хладагент хранится до тех пор, пока он не понадобится для отвода тепла в испарителе.
Существует множество различных видов и вариантов компонентов холодильного цикла. Например, имеется по меньшей мере полдюжины различных типов компрессоров, от поршневого поршня через винтовую, спиральную и центробежную конструкцию крыльчатки, но функция во всех случаях одинакова — для сжатия сжатого тепла пара в высоко-температурный пар.
То же самое можно сказать о поверхностях конденсатора и испарителя. Они могут быть голыми трубами, или они могут быть оребренными конденсаторами и испарителями с вентиляторами с электрическим приводом, чтобы пропускать воздух через температуру или с помощью конденсаторного насоса для прокачки воды через конденсатор с водяным охлаждением.
Существует множество различных типов измерительных устройств для регулирования жидкого хладагента в испарителе в зависимости от размера оборудования, используемого хладагента и его применения.
Описанная выше механическая холодильная система по существу одинакова, будь то внутренний холодильник, морозильная камера с низкой температурой, система комфортного кондиционирования воздуха, промышленный чиллер или коммерческое охлаждающее оборудование. Хладагенты будут отличаться, и размер оборудования будет сильно отличаться, но принцип работы и цикл охлаждения остаются неизменными. Таким образом, как только вы поймете простые действия, происходящие в механическом цикле охлаждения, вы должны хорошо понимать, как работает холодильная система.