Một máy làm lạnh công nghiệp làm mát bằng không khí loại bỏ nhiệt của quá trình bằng cách truyền không khí xung quanh qua các cuộn dây ngưng tụ có vây, có nghĩa là công suất làm mát trong thế giới thực của nó không bao giờ là một con số cố định: nó thay đổi theo nhiệt độ môi trường, tình trạng cuộn dây, đường dẫn khí và lượng chất làm lạnh. Nếu bạn chỉ định hoặc vận hành những máy này, sự khác biệt giữa tấn trên bảng tên và tấn được giao có thể là 20 phần trăm hoặc hơn khi điều kiện địa điểm và lịch sử bảo trì được tính đến.
Máy làm lạnh công nghiệp làm mát bằng không khí loại bỏ nhiệt như thế nào
Máy làm lạnh công nghiệp làm mát bằng không khí di chuyển nhiệt từ chất làm mát quy trình sang chất làm lạnh bên trong thiết bị bay hơi, sau đó đến cuộn dây ngưng tụ, nơi quạt hướng trục đẩy không khí xung quanh qua bề mặt vây. Luồng không khí hấp thụ nhiệt hiện và nhiệt ẩn, còn luồng khí nóng thoát ra khỏi thiết bị từ phía trên hoặc phía bên của máy. Vì không có tháp giải nhiệt hoặc vòng nước nên toàn bộ chuỗi thải nhiệt phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ giữa chất làm lạnh ngưng tụ và không khí xung quanh.
Khái niệm quan trọng cần nhớ là độ tăng nhiệt độ ngưng tụ: khoảng cách giữa nhiệt độ ngưng tụ và nhiệt độ bầu khô xung quanh càng nhỏ thì máy nén chạy càng hiệu quả. Mỗi khi khoảng cách đó tăng lên, mức tiêu thụ điện năng lại tăng lên và công suất cung cấp lại giảm xuống.
Các thành phần chính ảnh hưởng đến sự tản nhiệt
- Diện tích mặt cuộn dây ngưng tụ và mật độ vây
- Lưu lượng gió của quạt được đo bằng mét khối trên giờ
- Nhiệt độ bầu khô xung quanh và ở mức độ thấp hơn là nhiệt độ bầu ướt
- Loại máy nén và trạng thái tải từng phần của nó
Nhiệt độ môi trường xung quanh là yếu tố chi phối
Nhiệt độ môi trường xung quanh là biến số bên ngoài mạnh nhất đối với máy làm lạnh công nghiệp làm mát bằng không khí. Khi nhiệt độ bầu khô ngoài trời tăng lên, chất làm lạnh phải ngưng tụ ở áp suất và nhiệt độ cao hơn để loại bỏ nhiệt, điều này làm tăng công nén và giảm sản lượng làm mát ròng. Một máy có công suất định mức 100 kW ở môi trường xung quanh 35°C thường chỉ có thể cung cấp 90 kW hoặc ít hơn ở 40°C, tùy thuộc vào kích cỡ máy nén và cuộn dây.
Hành vi này là lý do tại sao ngành báo giá công suất máy làm lạnh ở điều kiện môi trường xung quanh tiêu chuẩn thay vì ở một điểm chung. Khi so sánh các thiết bị, hãy luôn kiểm tra điều kiện thiết kế môi trường xung quanh đã nêu và yêu cầu dữ liệu hiệu suất ở nhiệt độ cao nhất vào mùa hè tại địa phương của bạn.
Khi điều kiện môi trường xung quanh thay đổi theo mùa
Các thiết bị làm mát bằng không khí hoạt động tốt nhất ở vùng khí hậu ôn hòa, nơi đỉnh điểm mùa hè luôn ở gần với điều kiện thiết kế. Ở những vùng nóng, máy làm lạnh có thể chạy trong thời gian dài ở áp suất ngưng tụ cao, gây căng thẳng cho máy nén và rút ngắn tuổi thọ sử dụng. Một số nhà vận hành bổ sung thêm các tấm làm mát trước bằng bay hơi hoặc tăng tốc độ quạt để phục hồi công suất bị mất trong các đợt nắng nóng.
Thiết kế cuộn dây ngưng tụ và hình học vây
Thiết kế cuộn dây ngưng tụ xác định lượng nhiệt có thể bị loại bỏ trên một mét vuông diện tích mặt. Một cuộn dây lớn hơn với hình dạng vây hiệu quả làm giảm nhiệt độ ngưng tụ cho cùng một tải nhiệt, giúp cải thiện cả công suất và hiệu suất. Cuộn dây tiêu chuẩn sử dụng vây nhôm trên ống đồng, trong khi môi trường ăn mòn có thể yêu cầu vây được phủ epoxy hoặc cấu trúc vi kênh hoàn toàn bằng nhôm.
Mật độ vây là một sự đánh đổi trực tiếp. Các cánh tản nhiệt cao hơn trên mỗi inch giúp tăng diện tích bề mặt và truyền nhiệt trong không khí khô, sạch, nhưng chúng cũng bẫy bụi và xơ vải nhanh hơn. Môi trường công nghiệp có sợi dệt, bụi gỗ hoặc ô nhiễm khí quyển đòi hỏi khoảng cách vây rộng hơn hoặc khoảng thời gian vệ sinh thường xuyên.
| Biến thiết kế | Phạm vi điển hình | Hiệu ứng tản nhiệt |
| Khoảng cách vây | 8 đến 14 vây mỗi inch | Vây chặt hơn cải thiện khả năng truyền nhưng tắc nghẽn nhanh hơn |
| Số hàng ống | 2 đến 5 hàng | Nhiều hàng hơn làm tăng diện tích bề mặt nhưng tăng áp suất không khí giảm |
| Vận tốc mặt | 1,5 đến 3,5 m/s | Tốc độ cao hơn giúp tăng cường truyền tải cho đến khi công suất quạt trở nên quá mức |
Lựa chọn cuộn dây thích hợp không chỉ liên quan đến diện tích bề mặt tối đa. Đó là việc kết hợp hình dạng cánh tản nhiệt, vận tốc bề mặt và công suất quạt với phạm vi xung quanh và chất lượng không khí tại khu vực dự kiến.
Loại quạt, đường dẫn luồng không khí và khoảng cách lắp đặt
Hiệu suất của quạt kiểm soát lượng không khí thực sự đi tới cuộn dây ngưng tụ. Quạt hướng trục là lựa chọn tiêu chuẩn cho máy làm lạnh công nghiệp làm mát bằng không khí vì chúng cung cấp lưu lượng thể tích cao ở áp suất tĩnh thấp. Đường kính quạt, bước cánh và công suất động cơ đều thiết lập luồng không khí tối đa và bất kỳ vật cản nào ở phía đầu vào hoặc phía xả sẽ ngăn chặn sự thải nhiệt.
Vị trí lắp đặt cũng quan trọng như bản thân chiếc quạt. Một máy làm lạnh được đặt quá gần tường sẽ tái chế không khí xả nóng của chính nó vào đầu vào của bình ngưng, điều này làm tăng nhiệt độ môi trường xung quanh mà cuộn dây nhìn thấy một cách giả tạo. Hiệu ứng tuần hoàn này có thể gây mất công suất từ 5 đến 10% và có thể gây ra cảnh báo áp suất cao trong những ngày nắng nóng.
Cài đặt tốt
- Xả khí hướng ra khỏi cửa vào
- Khoảng trống tối thiểu một mét ở tất cả các phía hút gió
- Không có phần mái nhô ra hoặc bao bọc một phần phía trên quạt
- Gió thổi không đẩy không khí nóng trở lại thiết bị
Cài đặt kém
- Máy làm lạnh giấu vào một góc với khoảng trống nhỏ
- Xả khí hướng vào tường cao hoặc thiết bị liền kề
- Nhiều thiết bị được bố trí sao cho khí thải nóng cấp vào đầu vào tiếp theo
- Khả năng tiếp cận kém để làm sạch hoặc dịch vụ
Chức năng sạc và mạch điện lạnh
Khả năng tản nhiệt chỉ tốt khi mạch môi chất lạnh mang nhiệt đến bình ngưng. Lượng chất làm lạnh nạp thấp làm giảm lưu lượng khối qua hệ thống, do đó, ít nhiệt đến cuộn dây ngưng tụ hơn mặc dù quạt vẫn chạy. Quá tải cũng có hại không kém vì nó làm ngập bề mặt bình ngưng, làm tăng áp suất ngưng tụ và giảm diện tích truyền nhiệt hiệu quả.
Các khí không ngưng tụ trong mạch thu thập trong bình ngưng và chiếm thể tích cần giữ hơi môi chất lạnh. Ngay cả một lượng nhỏ ô nhiễm không khí cũng làm tăng áp suất xả và giảm công suất làm lạnh. Đây là lý do tại sao việc bảo trì định kỳ phải bao gồm kiểm tra nhiệt độ làm mát phụ, quá nhiệt và tiếp cận thay vì chỉ xác minh hoạt động của máy nén.
Loại máy nén và hiệu suất tải một phần
Máy nén cuộn và trục vít chiếm ưu thế trong các thiết bị làm lạnh công nghiệp làm mát bằng không khí vì chúng xử lý áp suất ngưng tụ cao tốt hơn các loại chuyển động qua lại. Sự dịch chuyển của máy nén và logic điều khiển của máy làm lạnh quyết định mức độ thải nhiệt phù hợp với tải ở đầu ra một phần. Các thiết bị hiện đại sử dụng nhiều máy nén hoặc bộ truyền động tốc độ thay đổi để tránh đạp xe thường xuyên và duy trì áp suất ngưng tụ thấp trong thời tiết mát mẻ hơn.
Điểm thiết kế dự án phải phù hợp với dòng máy nén. Ví dụ: máy nén cuộn tốc độ cố định chạy ở nhiệt độ bên ngoài thấp sẽ hoạt động trong thời gian ngắn nếu chiến lược điều khiển không thể điều chỉnh công suất. Máy làm lạnh trục vít làm mát bằng không khí có van trượt hoặc điều khiển tốc độ thay đổi giữ nhiệt độ ngưng tụ ổn định hơn, giúp bảo vệ toàn bộ hệ thống.
Thực hành bảo trì bảo vệ sự tiêu tán
Không có thiết kế máy làm lạnh nào có thể duy trì mức tản nhiệt định mức nếu không có lịch bảo trì kỷ luật. Bình ngưng hoạt động chống lại sự tích tụ liên tục của bụi, mảnh vụn côn trùng và màng khí quyển hoạt động như một rào cản cách điện giữa cuộn dây và không khí. Ở các khu công nghiệp bị ô nhiễm ở mức độ vừa phải, cuộn dây có vây có thể mất 20 đến 30% khả năng truyền nhiệt trước khi áp suất tăng lên dẫn đến yêu cầu dịch vụ.
- Kiểm tra và làm sạch cuộn dây ngưng tụ ít nhất hai lần mỗi năm trong môi trường bụi bặm
- Kiểm tra động cơ quạt, vòng bi và độ căng dây đai hàng tháng
- Theo dõi áp suất đầu và nhiệt độ tiếp cận hàng tuần
- Thay thế bộ lọc không khí trên bất kỳ cửa gió hoặc cửa nạp kèm theo nào
Danh sách kiểm tra lựa chọn cho bất kỳ máy làm lạnh công nghiệp làm mát bằng không khí mới nào
Các quyết định mua hàng phải được đưa ra dựa trên hiệu suất bán tải và toàn tải ở điều kiện môi trường xung quanh trong trường hợp xấu nhất của cơ sở, chứ không phải từ một ngày hè bình thường. Yêu cầu nhà cung cấp cung cấp đường cong công suất bao trùm nhiệt độ môi trường xung quanh từ 30°C đến 45°C hoặc thậm chí 50°C nếu cơ sở của bạn vận hành các quy trình ở vùng có khí hậu nóng.
- Xác nhận công suất làm mát cần thiết ở nhiệt độ môi trường cao nhất cho địa điểm
- Xác minh diện tích mặt cuộn dây ngưng tụ và khoảng cách vây cho kiểu máy cụ thể đó
- Kiểm tra luồng không khí của quạt và xem quạt có tốc độ cố định, hai tốc độ hay tốc độ thay đổi
- Xem lại bản vẽ kích thước để có khoảng trống tối thiểu đối với tường, đường ống và các bộ phận khác
- Hỏi về hoạt động trong mùa đông và bất kỳ bộ điều khiển môi trường thấp nào để sản xuất quanh năm
Để làm mát quy trình công nghiệp đòi hỏi sản lượng ổn định trong điều kiện cao điểm mùa hè, hãy yêu cầu dữ liệu từ thử nghiệm thực tế tại nhà máy chứ không chỉ là chương trình lựa chọn lý thuyết. Sự kết hợp tốt nhất để tản nhiệt đáng tin cậy bao gồm một cuộn dây có kích thước lớn, một bộ quạt mạnh mẽ và một hệ thống điều khiển giúp duy trì áp suất ngưng tụ ở mức thấp bất cứ khi nào môi trường xung quanh cho phép.
Câu hỏi thường gặp
Yếu tố lớn nhất ảnh hưởng đến tản nhiệt trong máy làm lạnh làm mát bằng không khí là gì?
Nhiệt độ bầu khô xung quanh là yếu tố chi phối vì nó đặt nhiệt độ ngưng tụ tối thiểu mà chất làm lạnh có thể đạt tới. Nhiệt độ môi trường cao hơn trực tiếp làm tăng áp suất ngưng tụ và giảm khả năng làm mát mà máy làm lạnh có thể cung cấp.
Tại sao máy làm lạnh giải nhiệt gió bị mất công suất vào mùa hè?
Nhiệt độ mùa hè làm tăng nhiệt độ giữa bình ngưng và không khí xung quanh. Máy nén phải làm việc nhiều hơn và hệ thống phải hoạt động ở áp suất cao hơn, điều này làm giảm hiệu suất làm mát ròng ngay cả khi quạt chạy bình thường.
Bao lâu thì nên vệ sinh cuộn dây ngưng tụ?
Mức cơ bản hợp lý là ít nhất hai lần mỗi năm, nhưng các khu công nghiệp có nhiều bụi hoặc sợi có thể cần vệ sinh hàng tháng hoặc thậm chí hàng tuần. Việc theo dõi nhiệt độ tiếp cận giữa nhiệt độ ngưng tụ của chất làm lạnh và không khí xung quanh sẽ cho bạn biết khi nào cuộn dây bị hạn chế.
Bình ngưng bị tắc có thể gây ra lỗi máy nén không?
Đúng. Luồng khí bị hạn chế hoặc cuộn dây bẩn làm tăng áp suất xả, làm tăng tỷ số nén và nhiệt độ dầu. Theo thời gian, điều này có thể gây ra hiện tượng ngắt áp suất cao, quá nhiệt và hư hỏng van máy nén hoặc ổ trục.
