Главная › Новости

Расчет чиллера для экструдера, термопластавтомата, экструзионной линии

Опубликовано: 22.08.2018

Термопластавтомат представляет собой специальную машину (инжекционно-литьевую), использующуюся для производства деталей и элементов, сделанных из термопластов. Обычно в данном случае применяется метод литья под давлением. Для обозначения используется аббревиатура ТПА.

Один из самых популярных способов для изготовления полимерных изделий — это литье под давлением.

Экструзия является технологией для получения ПОГОННЫХ изделий. Для этого применяется метод продавливания расплава через специальное формирующее отверстие пластмасс, а также полимеров (осуществляется на экструдерах).

Расчет необходимой холодопроизводительности чиллера для охлаждения пресс-форм Материал Показатель теплоемкости, кКал/кг*°С Полипропилен 0,46 Полиэтилен 0,69 Полиамиды 0,58 Поликарбонат 0,28 Полистирол 0,33 Полиуретан 0,36 ПЭТ 0,50 АБС 0,34 ПВХ 0,24 Расчет необходимой холодопроизводительности чиллера для охлаждения ТПА

Особенности проведения процедуры охлаждения

Для того, чтобы охладить воду, можно использовать чиллеры. Жидкость, которая проходит через чиллер, нужна для охлаждения изделия, а также экструдеров, пресс-форм, автоматов выдува ПЭТ и так далее.

Обычно экструдеры и ТПА нужны для выполнения функции формовочных машин. С их помощью из сырья ПВХ можно получить изделие из пластика, которому можно придать любую форму или размер. Затем полученное изделие можно использовать в различных областях жизнедеятельности. Также стоит учитывать, что производственный процесс протекает под воздействием очень высоких температур. По этой причине части станков находятся в непрерывном движении и выделяют тепло. В итоге готовую продукции нужно остужать, а для того, чтобы работа не останавливалась, нужно уделять внимание полноценному охлаждению станка.

ОХЛАЖДЕНИЕ является той задачей, которая будет по силам любому чиллеру. Обычно холодопроизводительность чиллеров находится на уровне от 2 до 1.500 кВт. Этого достаточно для работы целой производственной линии. Чаще всего именно фреон охлаждает воду прямо в теплообменнике чиллера, однако вода также выступает и охладителем систем термопластавтоматов, а также некоторых других станков. Технология чиллера кажется очень простой, однако её эффективности можно только позавидовать.

Также чиллер снабжают средствами для автоматического контроля. За счёт этого можно снизить необходимость в работе оператора. Он может потребоваться только в самом начале работы чиллера.

Для того, чтобы получить максимально качественные изделия из пластика, требуется использовать лишь самое качественное сырьё. Ещё нужно позаботиться о наличии достаточно качественного охлаждения. Важно помнить о том, что каждый из компонентов системы нуждается в разной температуре охлаждения.

Для охлаждения пресс форм требуется температура от 10 до15 градусов по Цельсию. Для дробилок нужно соблюдать температурный режим 18–20 градусов. Каждое устройство требует определённой температуры.

Во время проведения расчётов холодопроизводительности следует учитывать как максимально допустимую производительность установки, так и разницу в температурах уже полностью готовых изделий.

В случае, если разница невелика (4–6 градусов), допускается подключать чиллер. Если же наблюдается существенно большая разница температур, придётся использовать двухнасосную схеме, имеющую промежуточную ёмкость.

Холодильный агрегат требуется для обеспечения охлаждения как готовой продукции, так и формующих устройств. Теплообмен хладагента с водой может помочь в поддержании характеристик, которые и были предусмотрены технологией. Если не поддерживать характеристики, то показатели эффективности будут снижены.

Закрытый контур

Калибрующие валы не могут не иметь определённой температуры. Горячее сырьё, которое попадает на них, может передать им собственное тепло. Для того, чтобы недопустить перегрев, нужно соблюдать технологические требования. Этого можно добиться, если использовать циркуляцию воды во внутренних полостях.

Необходимую температуру может обеспечить устройство под названием водоохладитель или чиллер для охлаждения воды. Если поддерживать постоянную рабочую среду, можно добиться лучших технических показателей формующего механизма. Этот метод отлично подходит как для выпуска линолеума, так и для плёнки и некоторых других материалов. Перегрев представляет наибольшую угрозу, поэтому к охлаждению нужно подойти максимально ответственно.

Холодная ванна и погружение

Ёмкость с холодной водой является лучшим инструментом для закалки полимеров. Кроме этого, она отлично подходит и для того, чтобы придать определённые эксплуатационные свойства. Вода в охлаждающие ванны подаётся при температуре +15 градусов. Эти ванны обычно входят в состав различных установок для выпуска полимеров. Речь идёт о плинтусе, кабельном канале и т. д.

Традиционно используется несколько способов для того, чтобы организовать техническое охлаждение. Первый способ включает в себя погружение изделия в специальную ёмкость. Она должна быть доверху наполнена водой. В противном случае организовать охлаждение не получится.

Ещё один способ включает в себя погружение изделия в емкость, похожую на цилиндр. Этому этапу предшествует прохождение изделия через калибр. Также при использовании 1-го и 2-го способа вода набирается в ёмкость методом самотёка. Уже из промежуточной ёмкости она направляется в чиллер для того, чтобы реализовать процесс охлаждения.

Во время охлаждения изделий нужно выполнить как можно более точный расчёт чиллера, необходимого для экструдера. В данном случае следует учитывать то, насколько хорошо происходит процесс фильтрации воды. Эта вода должна поступать в холодильную систему, однако это может привести к появлению ржавчины. Более того, кроме ржавчины может появиться и множество инородных частиц. Во время контакта с изделием они могут остаться на нём. Удалить их может оказаться крайне сложно. Для этого придётся воспользоваться вспомогательными инструментами. Также вода, которая была отфильтрована недостаточно качественно, может стать причиной преждевременной поломки. В итоге теплообменник-испаритель, который есть у холодильной машины, может надолго выйти из строя.

Чиллеры для охлаждения

Чиллер (водоохладитель, охладитель или установка охлаждения жидкости) является промышленным холодильным агрегатом, снижающим температуру технологических хладоносителей и жидких производственных компонентов. Основное применение установки нашли в системах центрального производственного кондиционирования, в химической и пищевой отраслях.

Условно охлаждающие установки различаются по:

месту монтажа: внутреннее или внешнее (уличное) размещение; типу конструкции: конденсатор в моноблоке или в отдельном модуле; типу размещения гидромодуля: встроенный или выносной; типу конденсации: воздушная или водяная; подготовке сжатого воздуха: спиральным, поршневым, винтовым или турбокомпрессором; типу конденсационных вентиляторов: центробежные или аксиальные; холодильному агенту: фреон или аммиак; наличию дополнительных функций: теплонасос, сухая градирня (freecooling).

Варианты исполнения и установки охлаждающих агрегатов

Парокомпрессионные фреоновые чиллеры, охлаждающие рабочее вещество в парокомпрессионном цикле, сегодня являются самым распространенным типом холодильного оснащения. Цикл генерации холода проходит в четыре ступени: компрессия и конденсация среды, дросселирование (понижение давления) и испарение . Фреоновый парокомпрессионный чиллер состоит из четырёх основных составляющих: компрессор, конденсатор, терморегулирующий вентиль и испаритель .

Перегретый газообразный хладагент подаётся в компрессор для предконденсационного сжатия. Готовая среда попадает в воздушный или водяной конденсатор . Здесь тепло отводится в окружающую среду, а хладагент охлаждается до показателя ниже температуры конденсации. Полученная жидкая среда дросселируется в испаритель посредством регулирующего вентиля. Жидкость теряет своё тепло ― охлаждается. Весь цикл повторяется.

Типы размещения

Наружный монтаж (со встроенным воздушным конденсатором)

Указанные системы выполняются в едином моноблоке и размещаются на улице, являясь сравнительно дешёвым решением. Объединение нескольких узлов в одном корпусе позволяет использовать для установки свободные внешние пространства: открытые площадки, кровлю зданий, и т. д. Вода обладает высокой жидкостной теплоёмкостью и плотностью, представляя собой фактически идеальный теплоноситель. При этом у неё очень высокая температура замерзания, что усложняет эксплуатацию агрегата.

В зимний период воду приходится сливать, и применять в качестве теплоносителя незамерзающие жидкости: солевые и гликолевые растворы. К сожалению, любой из существующих на данный момент незамерзающих растворов уступает воде по эффективности применения на 15-20%. Каждый отдельный теплоноситель требует перерасчёта рабочих параметров охлаждающей установки.

Внутренний монтаж (с отдельным конденсатором)

Конструкция чиллера внутреннего монтажа заключает в себе компрессорно-испарительный блок и наружный конденсатор. Два узла соединяет между собой фреоновая трасса. Такой вид устройства предполагает выделение полезной внутрицеховой площади. При этом выносному конденсатору необходима территория снаружи производственного здания, но со значительно сниженными требованиями к площади размещения и массе. В таких моделях отсутствуют сложности с применением воды. Фреоновая трасса ограничивается дистанцированием конденсатора. Удлинённый трубопровод между основным модулем и выносным агрегатом увеличивает энергопотребление компрессора, повышает потери давления и температуры рабочей среды.

Внутренний монтаж (с встроенным конденсатором)

Охладители внутренней установки изготавливаются в едином моноблоке, и монтируются внутри производственных зданий. Указанные модели обладают малой и средней мощностью хладогенерации, поскольку конденсатор установки выделяет тепло, которое отводится из помещения через дополнительные вентиляционные короба. В моноблочных конструкциях внутренней установки вода используется круглогодично. В отличие от чиллеров с отдельным конденсатором, компрессоры внутренних моноблоков имеют меньшее энергопотребление, не требуется обустройство внешнего конденсатора и блоков зимнего пуска. Моноблочные охладители внутренней установки является наиболее дешёвым вариантом в связи с редуцированными инвестиционными и эксплуатационными затратами.

Типы гидромодулей

Встроенный гидромодуль

Конфигурации с внутренним гидромодулем помимо холодильного агрегата включают насосно-смесительную группу и баки (накопительный и, если требуется, расширительный). Система насосов и баков (гидромодуль) подаёт теплоноситель из чиллера к потребителям и обратно. Традиционным теплоносителем здесь выступает вода или раствор этиленгликоля. Сезонные и среднесуточные колебания тепловой нагрузки формируют временные периоды, в которые холодопроизводительность агрегата существенно превышает физическую потребность.

В такие периоды чиллер работает в режиме кратких импульсов: то включаясь, то выключаясь. Часто перезапускаемый компрессор быстро выходит из строя, значительно сокращая эксплуатационные сроки. Во избежание ускоренного износа, система дооснащается аккумулирующим баком. Объём ёмкости высчитывается с учётом вероятных тепловых нагрузок и количества охлаждающего агента в системе. В результате суммарный объём и теплоемкость рабочей среды повышаются, а интервалы между пуском и отключением компрессора удлиняются.

Выносной гидромодуль

Установки с выносным типом гидромодуля применяются: с накопительными баками большого объёма, когда огромные габариты водоохладителя неуместны; при лимитированных размерах площадок под оборудование или в зонах внутри цехов, ограниченных проходами, шахтами лифтов и т. д.; при необходимости внутренней установки насосов, обслуживающих уличный чиллер.

Типы конденсаторов

Воздушное охлаждение

Аппараты с воздушным охлаждением выпускается в форме пучка оребрённых труб. Вентиляторы прогоняют воздух через теплообменник, выводят тепло хладагента в окружающую среду. Рабочая среда конденсируется, трансформируясь из газа в жидкость. Конструкция широко используется ввиду дешевизны и простоты проектирования, установки и эксплуатации. Минусом воздушного охлаждения являются крупные размеры конденсатора, вызванные низкой плотностью воздушной массы.

Водяное охлаждение

Водяные конденсаторы оснащаются теплообменниками пластинчатого, пластинчато-ребристого или кожухотрубного типа. Данные модели конденсаторов имеют уменьшенные габариты, подходят для рекуперации тепла. Но вода, подогретая до температуры около 40°С просто охлаждается в градирнях с выводом тепла наружу.

В градирнях с разомкнутым контуром вода, подогретая конденсатором, распыляется через форсунки в поток внешнего воздуха. Прямой контакт с воздушной массой вызывает падение температуры жидкости до мокрого термометра внешнего воздуха. Охлаждённая вода возвращается в конденсатор. Громоздкая конструкция нуждается в специальном обслуживании, оснащении насосами и вспомогательным оборудованием.

Современной альтернативой являются «сухие» градирни, выполненные в форме поверхностного теплообменника, оснащённого осевыми вентиляторами. Здесь тепло подогретой воды посредством вентиляторов передается циркуляционному воздуху теплообменника. Данные модели функционируют в замкнутом водяном контуре, который в холодное время года заполняется морозостойкой жидкостью на водной основе.

«Сухие» градирни дооснащаются:

насосами принудительной циркуляции; расширительными ёмкостями; предохранительными клапанами; запорной арматурой. Водяное охлаждение не защищает от потерь конденсационного тепла. Такие конденсаторы рентабельны при наличии потребителей подогретой воды или при использовании свободных мощностей уже имеющихся градирен. Охладители с водяным охлаждением более дорогостоящие, и по всем параметрам сложнее, чем воздушные.

Типы компрессоров

Выбор компрессора зависит от параметров требуемой холодопроизводительности: Спиральные и поршневые модели устанавливаются на агрегаты малой и средней производительности ― до 350–500 кВт.

Винтовые компрессоры применяются с холодильными устройствами производительностью до и свыше 2 МВт.

Турбокомпрессоры, ввиду их дороговизны и особенностей функционирования, применяются с чиллерами холодопроизводительностью не ниже 1,5–2 МВт.

Типы вентиляторов

Аксиальные (осевые) вентиляторы воздушных конденсаторов стоят на большинстве чиллеров. Исключением являются моноблоки внутреннего монтажа с выводом отходящего тепла через венткороб. В таких конструкциях используются центробежные вентиляторы, создающие увеличенный напор воздушного потока, преодолевающего сопротивление внутри воздуховодов.

Типы хладагентов

В последнее время в РФ фреон является наиболее применяемым агентом на холодильных установках малой и средней производительности. С чиллерами высокой холодопроизводительности в качестве альтернативы применяется аммиак . Аммиачная среда более эффективна, но предприятие, эксплуатирующее оборудование с агрессивным агентом, обязано получить государственную лицензию, и поставить чиллер на соответствующий учёт.