وبلاگ, چیلر صنعتی

چیلر صنعتی چیست؟

چیلر صنعتی چیست؟

چیلر صنعتی چیست؟

چیلر صنعتی (Industrial Chiller) دستگاهی است که از طریق سیکل تبرید تراکمی یا جذبی و با سرد کردن سیال واسط تولید سرمایش و برودت می‌کند. سیال واسط در چیلر صنعتی می‌تواند آب یا اتیلن گلیکول (ضد یخ) باشد.

از سرمایش تولید شده در چیلرهای صنعتی در سرمایش‌های فرایندی، خنک‌کاری تجهیزات و قالب‌های صنعتی، رطوبت‌گیری از هوای فشرده و همچنین تهویه مطبوع استفاده می‌شود.

چیلر صنعتی با ویژگی های بسیار خاصی باید طراحی و ساخته شود تا بتواند در ۳۶۵ روز سال و در برخی کاربردها بدون هیچ وقفه ای کار کند و آب سرد مورد نیاز برای خنک کاری دستگاه ها و فرآیندهای صنعتی را فراهم کند که در ادامه به بررسی ویژگی ها ، کاربرد ، انواع و قیمت آن خواهیم پرداخت.

انواع چیلرهای صنعتی

چیلرهای صنعتی از نظر سیکل کاری به دو دسته چیلر تراکمی و چیلر جذبی تقسیم می شوند. چیلر تراکمی صنعتی از نظر نوع کندانسور به دو نوع آب خنک (که به آن چیلر تراکمی آب خنک یا آبی گفته می شود) و هوا خنک (که به آن چیلر تراکمی هوا خنک یا هوایی گفته می شود) طبقه بندی می شود که هر کدام نیز از نظر نوع کمپرسور چهار نوع زیر تقسیم بندی می شوند:

  • چیلر رفت و برگشتی یا ضربه ای
  • چیلر سانتریفیوژ یا گریز از مرکز
  • چیلر اسکرو یا مارپیچی
  • چیلر اسکرال یا حلزونی
چیلر صنعتی چیست؟

چیلر صنعتی چیست؟

این چهار مدل از نوع مکانیکی یا تراکمی هستند که کمپرسور آنها توسط الکتروموتور به چرخش در می آید.

call to action

معرفی چیلر

چیلر در لغت به معنای سردکن می باشد. در واقع، چیلر مکانیزمی است که بر اساس یک سیکل برودتی (تراکمی بخار یا جذبی)، با ایجاد جریان سیال سردی بنام مبرد و با به گردش درآوردن آن درون یک مبدل حرارتی (اواپراتور)، آب سرد (Chilled water) تولید می کند.

به عبارتی محصول خروجی تمام چیلرها آب سرد در محدوده دمایی 6 الی 7 درجه سانتی گراد هست که از آن به منظور تهویه مطبوع یا برودت صنعتی استفاده می شود. در این مطلب تمرکز ما بر روی چیلرهای صنعتی است.

چیلر صنعتی یکی از مهمترین وسایل لازم برای اکثر صنایع و کارخانه هاست . به وسیله آن می‌توانیم به راحتی دمای ماشین آلات صنعتی را پایین نگهداشته و چرخه تولید محصول را سرد کنیم . از آنجایی که چیلر صنعتی اهمیت بسیار بالایی برای صنایع مختلف دارد بر آن شدیم تا مقاله ای با عنوان ( هر آنچه باید در مورد چیلر صنعتی بدانیم ) بنویسیم .

در این مقاله شما را به طور کامل با صفر تا صد تعریف چیلر صنعتی آشنا میکنیم . همچنین توضیحات مفصلی در مورد کاربرد و اندازه های مختلف آن میدهیم . امیدواریم که در پایان این نوشته توانسته باشیم به تمام سوالات شما پاسخ دهیم  . پس با ادامه مقاله با ما همراه باشید .

برای اینکه بتوانیم در مورد چیلر صحبت کنیم در ابتدا باید به طور کامل و دقیق با تعریف آن آشنا شویم . چیلر در واقع به صورت کلی به معنای آب سرد کن است ‌ . چیلرها به صورتی ساخته میشوند که با مکانیزمی خاص تولید آب سرد کرده و محیط را خنک میکنند  .

این آب سرد در ماشین آلات صنعتی ، تهویه مطبوع و … به کار میرود . اهمیت چیلر به قدری بالاست که در طیف وسیعی از ماشین آلات و صنایع مختلف کاربرد دارد . برای ورود به بحث چیلر صنعتی ابتدا باید با دو مفهوم آشنا شویم که در ادامه بیان میگردد .

تبرید : فرآیندی است که در طی آن گرما از یک ماده یا فضا گرفته شده و در یک مکان دیگر رها میشود . در واقع انتقال گرما صورت میگیرد . در واقع چیلرها با فرآیند تبرید دنبال کاهش دما در محیط هستند . تبرید با نام سرمایش هم شناخته میشود .

مبرد : ماده ای خاص است که هم به صورت گاز و هم به صورت مایع وجود دارد . عملکرد آن به این شکل است که باعث کاهش دمای سطح مشخصی از یک ناحیه میشود . این ماده در فرآیند تبرید مورد استفاده قرار میگیرد . همچنین در سیستم یخچال و کولر ماشین هم از این ماده استفاده میشود . به طور کلی در سیستمهای برودتی کاربرد بسیار دارد .

مهمترین مشخصه چیلر صنعتی

مهمترین مشخصه دستگاه چیلر صنعتی نسبت به چیلرهای دیگر (مانند چیلرهای ساختمانی یا غیر صنعتی) این است که معمولا در تمام روزهای سال و به صورت دائم (در برخی کاربردها به صورت ۲۴ ساعته) کار می کنند (بر خلاف چیلرهای ساختمانی که فقط در روزهای گرم سال مورد استفاده قرار می گیرند) و چون عملکرد صحیح ماشین آلات صنعتی یا اماکن صنعتی مستلزم کارکرد بدون وقفه چیلرها برای خنک کاری است ، بایستی برای این چیلرها ، ضریب اطمینان بالا و نیز طراحی به صورت چند مرحله ای صورت بگیرد.

چیلر صنعتی چیست؟

چیلر صنعتی چیست؟

دستگاه چیلر صنعتی عمل سردسازی آب (تا زیر صفر یا بالای صفر درجه سانتی گراد) را با استفاده از سیکل تبرید تراکمی یا جذبی انجام می دهد. آب سرد شده کاربردهای گوناگونی خواهد داشت که می تواند برای سرمایش هوای محیط و یا سرمایش تجهیزات ، ماشین آلات و مکانیزم های صنعتی مورد استفاده قرار بگیرد.

call to action

توان تولیدی یک چیلر صنعتی معمولا بین ۱ تا ۱۰۰۰ تن تبرید است که البته برخی از سازندگان توانایی تولید تناژهای بالاتر را نیز دارند.

چیلر صنعتی ۲ و ۴ مدار چیست ؟

منظور از ضریب اطمینان بالا و طراحی به صورت چند مرحله ای این است که چیلر صنعتی باید به گونه ای طراحی و ساخته شود که کمپرسورها و مدارهای کاری آن مرحله به مرحله (برای مثال ۲۵ درصد به ۲۵ درصد) و به صورت نوبتی وارد مدار کاری شده تا ضمن افزایش طول عمر سیستم ، متناسب با نیاز ، انرژی مصرف شود.

برای مثال اگر یک دستگاه یا فرآیند صنعتی به ۸۰ تن تبرید برودت نیاز داشته باشد بهتر است که در دستگاه چیلر صنعتی مورد نظر از ۲ کمپرسور ۴۰ تن تبرید (۲ مداره) و یا ۴ کمپرسور ۲۰ تن تبرید (۴ مداره) استفاده شود.

بدین ترتیب اگر حتی یکی از کمپرسورها به هر دلیلی از کار بیافتد ، مابقی کمپرسورها تحت تاثیر کمپرسور معیوب قرار نگرفته و سیستم با ۵۰ یا ۷۵ درصد توان کل به کار خود ادامه می دهد و فرآیند صنعتی مورد نظر متوقف نمی گردد. در شکل زیر نمونه هایی از چیلرهای مجهز به کمپرسورهای اسکرو بیتزر و هنبل را مشاهده می کنید که در حال ساخت به صورت ۲ مدار و ۴ مدار در محل کارخانه شرکت ما هستند.

ساختار چیلر صنعتی

چیلرهای صنعتی‌ای که معمولاً در صنایع استفاده می‌شوند از نوع تراکمی هستند و بسته به شرایط مورد نیاز می‌توان از نوع آب خنک یا هوا خنک آنان استفاده کرد.

ساختار چیلرهای صنعتی کاملاً شبیه چیلر تراکمی هستند و در واقع چیلر صنعتی زیر مجموعه چیلر تراکمی می‌باشد.

چیلرهای صنعتی از چهار قسمت اصلی کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و اکسپنشن ولو (شیر انبساط) تشکیل شده‌اند و علاوه بر این از قطعات مختلف کنترلی و حفاظتی در ساخت چیلر صنعتی استفاده می‌شود.

دلیل اینکه از چیلر جذبی کمتر و حتی به ندرت در صنعت استفاده می‌شود هزینه خرید، نگهداری و استهلاک بسیار بالای آنهاست در ضمن چیلرهای جذبی در ظرفیت‌های برودتی بالا طراحی و تولید می‌شوند و فاقد کنترل ظرفیت می‌باشند. مجموعه این موارد باعث می‌شود کارفرمایان اقبال کمتری را برای استفاده از چیلر جذبی از خود نشان دهند.

شناخت انواع چیلر

اصلی ترین دسته بندی انواع چیلر بر اساس نوع سیکل کاریِ آنها می باشد. چنانکه چیلرها یا تراکمی هستند یا جذبی. این ماشین ها بر اساس پارامترهای دیگری هم دسته بندی می شوند اما نوع سیکل کاری چیلر، رایج ترین عامل تفاوت آن ها است. هر کدام از چیلرهای دسته بندی زیر اگر در برودت صنعتی مورد استفاده قرار بگیرد، در اصطلاح آن را چیلر صنعتی می نامند.

چیلر صنعتی :

به چیلری گفته میشود که با دو روش تراکمی یا جذبی و با سرد کردن سیال مورد استفاده ( آب یا ضد یخ ) تولید برودت ( سرمایش) میکند .چیلرهای صنعتی تفاوت بسیار مهمی با چیلرهای غیر صنعتی یا مسکونی دارند . علت هم آن است که  چیلرهای صنعتی به طور دائم و روزانه ۲۴ ساعت در حال استفاده شدن هستند .

در حالی که در نوع غیر صنعتی و مسکونی چیلرها در زمانهایی خاموش شده و غیر فعال میگردند . به همین دلیل ساخت چیلرهای صنعتی به صورت طراحی چند مرحله ای بوده و زمان و هزینه بیشتری را طلب میکند .

حال که با تعریف چیلر صنعتی آشنا شدیم زمان آن رسیده است که در مورد روشهای تراکمی و جذبی توضیحات لازم را ارائه دهیم . هر دو روش تبریدی و تراکمی بسیار پرکاربرد بوده و در صنایع مختلف به وفور مورد استفاده قرار میگیرند .

عملکرد چیلر صنعتی

این گونه چیلرها باید طی تمام فصول سال قابلیت تولید آب سرد را داشته باشند، و همچنین با توجه به نیاز سرمایی پروسه صنعتی، چیلرهای صنعتی باید قادر به رساندن سیال خنک کننده به دمای زیرصفر را دارا باشند؛ که در این حالت چیلر زیر صفر صنعتی نامیده می شود. چیلر صنعتی، باید قابلیت کارکرد در دمای محیط سرد زمستانی را بدون ایجاد اشکال داشته باشد.

همان طور که می دانیم دو مورد از بیشترین مشکلات چیلر ها در طول کارکرد آن، کارکرد در دمای بالای محیط و دمای پایین محیط می باشد.

چیلر صنعتی در تمام فصول سال در حال کارکرد می باشد، به همین دلیل کنترل  فشار دیسشارژ در چیلر های صنعتی بسیار مورد اهمیت می باشد.

در چیلر صنعتی معمولا از كندانسر های هوایي استفاده ميشود . کندانسور ها را اصولا با اختلاف دمای كاندنس (يعني دماي كاندنسينگ منهاي دماي هواي ورودي به آن ) معرفی می گردد. مثلا یک کندانسور با 10°C انتخاب شده است تقريبا اختلاف دمای کندانس  با تغيير دماي محيط، 10°C ثابت است.

حال اگرچیلر صنعتی با کندانسور هوایی که با دمای طراحی 105°F در تابستان طراحی شده است، در فصل زمستان استفاده کنیم؛ كاندنسر افزايش ظرفيت خواهد داشت. با توجه به این افزایش ظرفیت  در کندانسور باعث كاهش فشار كاندنسينگ و بروز مشكلات اساسي خواهد شد.

در شکل زیر کندانسور با اختلاف دمای را 15°F نشان داده شده است و برای دمای محیط 95°F برای مبرد R22 دمای کندانسینگ آن 110 درجه  فارنهاینت می باشد که فشار معادل آن 240psi می باشد طراحی گردید است.

در صورتی که دمای محیط تا مثلا  65°F کاهش پیدا کند دمای کندانس آن به 80 درجه فارنهاینت کاهش پیدا خواهد کرد که معادل 156psi کاهش پیدا می کند. این کاهش فشار باعث بروز مشکلاتی در چیلر صنعتی می گردد.

call to action

چیلر تراکمی :

چیلر تراکمی بسیار پرکاربرد بوده و ساختار و اساس کار جالبی دارد . در چیلر تراکمی بخار گردش  یک جریان سیال به نام مبرد در سیکل تبرید تراکمی بخار انجام میگیرد .  چهار مولفه اصلی آن شامل کمپرسور ، کندانسور ، شیر انبساط و اواپراتور است .

در مورد هر کدام از موارد بالا ابتدا تعریف مختصری بیان میکنیم . سپس به قسمتهای مختلفی تقسیم میشود و در هر مورد توضیحات لازم ارائه میشود .

کمپرسور : اصلی ترین بخش چیلر صنعتی کمپرسور آن است . علت هم این است که مهمترین وظیفه یعنی فشرده سازی گاز مبرد بر عهده آن است . گاز مبرد پس از آن که مراحل فشرده سازی را در کمپرسور طی کرد به وسیله لوله های انتقال به کندانسور منتقل میشود .

کندانسور : در واقع اصلیترین کار کندانسور خنک سازی مبرد است . اینکه این خنک سازی به چه شکلی انجام میشود در ادامه توضیح داده خواهد شد ‌.

اواپراتور : یکی از مهمترین قسمتهای چیلر است که وظیفه انتقال مبرد را داشته و از لوله و پوسته ساخته میشود . در اطراف لوله ها آب جهت خنک ساختن وجود دارد که مبرد میتواند گرمای آب را بگیرد و آنرا خنک کند ‌.

شیر انبساط : وظیفه اصلی شیر انبساط تبدیل مبرد مایع به گاز است . شیر انبساط توانایی این را دارد که حدودا یک چهارم مبرد مایع را به گاز تبدیل کرده و بقیه آن را به اپراتور جهت خنک سازی انتقال دهد .
حال که با تعریف اجزای تشکیل دهنده چیلر تراکمی آشنا شدیم لازم است که در مورد کندانسور و کمپرسور توضیحات بیشتری بدهیم ‌.

در این دو مورد تقسیم بندی های گوناگونی وجود دارد که در ادامه به صورت کامل توضیح داده میشود .

چیلر صنعتی چیست؟

چیلر صنعتی چیست؟

تفاوت چیلر صنعتی با چیلر تهویه مطبوع

  • صدا و لرزش: در چیلرهای صنعتی به دلیل استفاده در کارخانه ها حساسیت کم تری نسبت به صدا وجود دارد. این مورد دقیقا متضاد است با چیلرهای تهویه مطبوع که کم صدا بودن بسیار مهم است و این امرموجب می شود که در چیلرهای صنعتی حساسیتی در مورد انتخاب چیلر هوا خنک یا چیلر آب خنک و نوع کمپرسور با چالش کمتری روبرو شود.
  • نوع کمپرسور: با توجه به اینکه صدا و لرزش در چیلرهای صنعتی خیلی اهمیت ندارد می توان از کمپرسور رفت و برگشتی (پیستونی) استفاده کرد این کمپرسورها به دلیل ساختار ساده ، قیمت پایینی که دارند و قابل تعمیر هستند و عمر بالایی دارند گزینه مناسبی می باشند.
  • اواپراتور: با توجه به تنوع دمایی درچیلرهای صنعتی می توان از سه نوع اواپراتور استفاده کرد. اواپراتور صفحه ای ، اواپراتور پوسته و لوله و اواپراتور آیس بانکی.
  • لوازم کنترلی و ابزار دقیق: به این دلیل چیلرهای صنعتی در طول سال مدام در حال کار کردن هستند لازم است از نوع دستگاه های کنترلی و حفاظت ها در تابلو برق و همین طور جهت کنترل فشارها و دماها استفاده گردد.
  • مدار تبرید: چیلرهای صنعتی علاوه براینکه مدارهای تبرید مستقل، دارای مدارهای گردش آب مستقل هستند. این امر کمک می کند که در صورت خرابی تجهیزات کمک می کند که سیستم با نصف ظرفیت خود به کار ادامه دهد ولی این مدارهای آب مستقل در سیستم تهویه مطبوع مورد استفاده قرار نمی گیرد. در چیلرهای صنعتی به دلیل اینکه از اواپراتورهای مستقل استفاده می شود  اگر اواپراتوری خراب شود باقی سیستم به کار خود ادامه می دهند ولی در چیلرهای تهویه مطبوع خرابی اواپراتور برابر با از کار افتادن کل سیستم است.
  • نوسانات فصلی دما: چیلرهای صنعتی به گونه ای طراحی می شوند که در تمام فصول سال و در هر شرایط آب و هوایی قابل استفاده باشند . اما چیلرهای تهویه مطبوع اغلب اوقات به خصوص در فصل زمستان نیازی به استفاده از آنان نیست.
  • سیستم مجهز: چیلرهای صنعتی اغلب به مجموعه ای از پمپ ها ، مخازن ذخیره وسیستم های کنترلی مجهز هستند ولی درمقابل چیلرهای تهویه مطبوع نیازی به مجهز بودن این دستگاه ها ندارند.
  • call to action

انواع چیلر صنعتی براساس کمپرسور :

۱- روتاری : اغلب در ظرفیتهای بسیار پایین تهویه مطبوع استفاده میشود . از لحاظ عملکرد شبیه کمپرسورهای پیستونی هستند با این تفاوت که برخلاف آنها به صورت دورانی حرکت میکنند .

۲ – اسکرال : مانند کمپرسور روتاری ظرفیت پایینی دارند و عمدتا در وسایل مرتبط با تهویه مطبوع به کار میروند . ویژگی خاص آنها این است که شامل دو قسمت حلزونی جهت افزایش فشار گاز مبرد میباشند .

۳ – پیستونی : ظرفیتهای آنها به طور معمول از روتاری و اسکرال بالاتر بوده و در رده میانی جای میگیرند . کمپرسور پیستونی علاوه بر تهویه مطبوع ، برای برودت صنعتی نیز استفاده میشود . قسمت عمده  تشکیل دهنده آن از میل لنگ ، شاتون ، پیستون و سوپاپ است .

۴ – اسکرو : معمولا در ظرفیتهای بالا بکار رفته و در هردو قسمت تهویه مطبوع و برودت صنعتی استفاده میشود . همزمان از دو مارپیچ نر و ماده برای ایجاد تراکم در گاز مبرد استفاده میکنند .

۵- سانتریفیوژ : به طور معمول در حجمهای بسیار بالا و برای پروژه های بزرگ استفاده میشود . در هر دو قسمت تهویه مطبوع و برودت صنعتی نیز کاربرد دارد . این کمپرسورها با افزایش انرژی جنبشی گاز ، فشار آن را بالا میبرند ‌ . در نهایت سرعت گاز با عبور از دیفیوزر کاهش یافته و انرژی جنبشی گاز با کم شدن سرعت به فشار تبدیل میشود .

برخی از مهمترین کاربردهای دستگاه چیلر صنعتی :

در کاربردهای صنعتی از آب سرد شده توسط چیلر علاوه بر خنک کاری محیط می توان در تجهیزات فرآیند و آزمایشگاه استفاده کرد.

به عنوان مثال از این آب سرد شده در صنایع تزریق پلاستیک و قالب های بادی ، برش دهنده های فلز ، تجهیزات جوشکاری ، دایکست ، ماشین ابزار ، فرآیندهای شیمیایی ، صنایع داروسازی و غذا ، صنایع کاغذ و سیمان ، سیستم های خلا ، صنایع X-Ray ، ایستگاه های تبدیل توان ، نیمه هادی ها ، کمپرسورها ، در صنایع بیمارستانی جهت خنک سازی دستگاه های MRI و لیزرها و … می توان استفاده نمود.

در این کاربردها یا چیلر مستقیما با سردسازی آب (یا هر سیال دیگری) و پمپاژ آن به مدار خنک کاری ماشین آلات عمل سرمایش را انجام می دهد و یا اینکه آب سرد شده به یک مبدل حرارتی (معمولا از نوع شل اند تیوب) ارسال و با سیال داغ صنعتی تبادل حرارت انجام می دهد.

۱ . اماکنی مانند سردخانه های صنعتی یا بیمارستان ها که برای سرمایش هوای داخل از چیلر به صورت ۲۴ ساعته استفاده می شود.

۲ . دستگاه های برش لیزر برای خنک کاری دستگاه و فرآیند

۳ . خنک کاری روغن هیدرلیک در صنعت

۴ . خنک کاری ماشین تزریق پلاستیک ، قالب های بادی و فرآیندهای ریخته گری

۵ . صنعت جوشکاری

۶ . صنعت ماشین ابزار

۷ . صنایع پزشکی برای کاهش دمای کاری دستگاه MRI و سی تی اسکن

۸ . خنک کاری اسید

۹ . صنایع الکترونیکی

۱۰ . صنایع شیمیایی

و هر نوع کاربرد صنعتی که در آن به خنک کاری نیاز باشد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *