Вопрос: Как работает чиллер для охлаждения воды? Устройство чиллера для охлаждения воды?
Ответ:
Принцип работы и устройство чиллера аналогичны принципу работы и устройству обычного бытового холодильника и основаны на магии хладагента, который движется во внутреннем замкнутом контуре чиллера. У нас есть три объяснения (разной сложности) того, как устроен и работает чиллер.
Простое объяснение: вода прокачивается через небольшую емкость внутри чиллера (емкость называется «теплообменник») в котором она (вода) контактирует со стенками металлических трубок, по которым течет хладагент с низкой температурой. Холодный хладагент = холодные трубки. Вода контактирует с холодными трубками и охлаждается.
Объяснение посложнее: в чиллере есть два контура - внешний и внутренний. По внешнему контуру циркулирует вода, которую требуется охладить. По внутреннему – хладогент, вещество с особыми свойствами – если его сжать оно нагревается, разрядить – испаряется. При этом в фазе сжатия хладогент разогревается отдавая тепло в окружающую среду, в фазе разряжения охлаждается, поглощая тепло из окружающей среды. Эти два контура (вода и хладагент) встречаются в теплообменнике, состоящим из клубка трубок погруженных в емкость. По трубкам течет разряженный (а значит холодный и поглощающий тепло) хладагент, а через саму емкость прокачивается вода. Вода контактирует с холодными трубками, в результате этого контакта хладагент забирает у воды тепло, тем самым охлаждая ее.
Объяснение сложное: чиллер в совей конструкции имеет внутренний замкнутый контур по которому течет хладагент. Контур условно – это непрерывная металлическая трубка, которая имеет два технологических разрыва, и если представить что она идет по окружности часового циферблата, то первый разрыв на 12 часах и в него установлен компрессор, второй на 6 часах – в него установлен дроссель. Хладагент движется по часовой стрелке. Компрессор (на 12-ти часах) в процессе работы всасывает хладагент, находящийся в зоне контура между 6-ю и 12-ю часами (все происходит по часовой стрелке), сжимает его, и подает под давлением в зону контура с 12-ти до 6-ти часов. Таким образом, в зоне 6-12 часов создается разряжение, а в зоне 12-6 часов высокое давление, соответственно это заставляет хладагент двигаться по контуру по часовой стрелке. Дроссель (на 6-ти часах) выполняет функцию разделителя зон – он препятствует сравниванию давлений в зонах, сохраняя при этом возможность движения хладагента между зонами контура, но ограничивает скорость такого движения за счет сужения сечения трубки, по которой хладагент движется. В чиллерах Hailea в качестве дросселя выступает капиллярная трубка (сечением много меньше основной трубки контура) перед которой установлен фильтр осушитель (во избежание попадания влаги и мусора в капиллярную трубку).
В итоге давления в зонах «6-12» и «12-6» разное. Из-за свойств хладагента в зоне разрежения (6-12) он сильно охлаждается (фаза кипения и испарения), а в зоне давления (12-6) разогревается (жидкая фаза). И соответственно в первой зоне хладагент поглощает тепло, во второй его отдает.
В чиллере зона низкого давления внутреннего контура (зона 6-12 часов) проходит через теплообменник по которому проходит и другой контур – внешний, с водой, которую нужно охладить. Для большей эффективности эта часть трубки внутреннего контура с хладагентом в отрезке между 8-мю и 10 часами разветвляется в пучок трубок, с целью увеличить площадь внешних стенок трубок которые контактируют со вторым контуром. Такая конструкция этой части контура называется испаритель (т.к. в ней проходит фаза кипения и испарения хладагента). Этот испаритель и помещен в теплообменник, где контактирует с водой второго (внешнего) контура. При выходе из теплообменника пучок снова превращается в одну трубку.
Проходя через трубки испарителя в зоне теплообменника, хладагент забирает тепло у контактирующей с этими трубками воды, и вода выходит из теплообменника охлажденной.
Для более эффективной работы хладагента, требуется чтобы фаза выделения тепла хладагентом (в зоне высокого давления) проходила как можно эффективнее, для этого в зоне высокого давления (12-6 часов) единая трубка в отрезке 2-4 часа снова превращается в пучок, в данном случае для более эффективной отдачи тепла в атмосферный воздух. Эта часть контура (2-4 часа) называется «конденсатор» (фреон переходит из газообразного состояния в жидкое). Для повышения эффективности отдачи тепла, конденсатор дополнительно продувается вентилятором.
Такой цикл происходит непрерывно пока включён компрессор. У чиллера есть электронный блок управления, где задается требуемая температура воды второго (внешнего контура). Чиллер постоянно измеряет температуру воды в теплообменнике и по достижению нужного значения выключает компрессор. При повышении температуры компрессор включается. Таким образом происходит подержание определённой температуры воды, протекающей через чиллер.