Teollisuuskylmätekniikan perusteet – Ammoniakin kylmäaine. In this video were going to be looking at industrial refrigeration system basics with a focus on ammonia refrigeration systems, we’ll start at the basics and work our way up covering some typical systems for single stage, two stage as well as cascade systems to help you learn the basics of industrial refrigeration.
Watch the YouTube tutorial at the end of the article
Want a free course on industrial refrigeration? Aloita ilmaiset Ammonia eLessons -oppitunnit jo tänään klikkaamalla tästä
Danfoss Learning on verkkokoulutusalusta, jolla on satoja ilmaisia eLessons-oppitunteja, joita voit käyttää tietokoneeltasi, älypuhelimeltasi tai tabletiltasi. Tutustu eLesson-sarjamme avulla siihen, miten ammoniakki voi auttaa tekemään teollisuuden jäähdytyssovelluksista tehokkaampia ja ympäristöystävällisempiä jo tänään.
🏆 Aloita oppiminen nyt osoitteessa http://bit.ly/StartAmmoniaeLesson
Missä teollisuusjäähdytysjärjestelmiä käytetään?
Teollisuusjäähdytyssovelluksia käytetään tyypillisesti esimerkiksi kylmävarastoinnissa, maidonjalostusteollisuudessa, juomantuotannossa, jäähallien valmistuksessa ja raskaassa teollisuudessa, siis tämäntyyppisissä paikoissa. Nämä ovat suuren mittakaavan jäähdytysjärjestelmiä.
Olemme aiemmin käsitelleet muita kaupallisten rakennusten jäähdytysjärjestelmätyyppejä, supermarkettien co2-järjestelmiä, jäähdyttimiä ja jäähdytysvesikaavioita. Tutustu niihin, jos et ole vielä tutustunut.
Miksi käyttää ammoniakkia kylmäaineena
Haluan vain hyvin lyhyesti käsitellä sitä, miksi käytämme ammoniakkia kylmäaineena
Ammoniaa esiintyy luonnollisesti ympäristössä, sitä on saatavilla runsaasti. Sen otsonikato on nolla ja ilmaston lämpenemispotentiaali alle 1. Jos verrataan tätä muihin yleisiin kylmäaineisiin, kuten R134a:han, jonka GWP-arvo on 1430, ja R404A:han, jonka GWP-arvo on 3922, nähdään, miksi ammoniakin käyttö on erittäin hyödyllistä.
Ammoniakkia on myös halpaa valmistaa ja energiatehokasta käyttää.
Ammoniakki on myös halpaa valmistaa ja energiatehokasta käyttää.
Ammoniakki on myös kyvykäs imemään suuria määriä lämpöä haihtuessaan. Tämä on todella tärkeä näkökohta kylmäaineen käyttökelpoisuudelle, se tarkoittaa myös sitä, että putket ja komponentit voivat olla ohuempia ja pienempiä.
Ammoniakki on kuitenkin myrkyllistä ja voi myös olla syttyvää tietyissä pitoisuuksissa. Useimmat kylmäaineet ovat hajuttomia, mutta ammoniakista lähtee hyvin hapan haju, joten se huomataan helposti, jos vuotaa. Jos ammoniakki vuotaa, se reagoi ilmassa olevan hiilen ja veden kanssa muodostaen ammoniumbikarbonaattia, joka on vaaraton pesty yhdiste.
Yksivaiheinen ammoniakkiteollisuuden jäähdytysjärjestelmä
Yksivaiheinen, tämä on yksinkertaisin ammoniakkiteollisuuden jäähdytysjärjestelmä lukuun ottamatta suoralaajennustyyppiä, joten aloitetaan tästä
Aloitetaan kompressorista, joka on järjestelmän sydän ja joka pumppaa ammoniakkikylmäainetta jäähdytysjärjestelmän ympärille jäähdytyksen aikaansaamiseksi. Se vetää sisään kylmäainetta, joka on kerännyt kaiken ei-toivotun lämmön höyrystimestä, ja se puristaa sen paljon pienempään tilavuuteen, joten kaikki lämpöenergia on hyvin tiiviisti pakattu yhteen, mikä tekee kylmäaineesta hyvin kuumaa.
Kylmäaine imetään kompressoriin matalapaineisena höyrynä ja se poistuu sieltä korkeapaineisena höyrynä.
Korkeapaineinen kylmäainehöyry poistuu kompressorista ja virtaa lauhduttimeen
Lauhdutin jäähdyttää kylmäainetta vetämällä ei-toivotun lämmön pois kylmäaineesta ja luovuttaa tämän lämmön ulkoilmaan. Tämä tapahtuu yleensä johtamalla kuuma kylmäaine joidenkin pienten putkien sisäpuolelle ja käyttämällä puhallinta, joka pakottaa viileämmän ulkoilman putkien ulkopuolelle jäähdyttämään sitä ja siirtämään lämmön pois. Lisäksi putkien päälle suihkutetaan usein pienellä pumpulla vettä, josta osa haihtuu ja auttaa siirtämään lisää lämpöä pois. Kylmäaine on suljettu putken sisälle, eikä se pääse kosketuksiin ilman tai veden kanssa, vaan se on aina erillään, eivätkä ne koskaan kohtaa tai sekoitu keskenään. Ainoastaan kylmäaineen lämpö kulkee putken seinämän läpi ja kulkeutuu pois ilman ja veden mukana.
Lämmön poistuessa kylmäaine tiivistyy nesteeksi. Niinpä se poistuu lauhduttimesta korkeapaineisena nestemäisenä kylmäaineena ja virtaa vastaanottimeen.
Vastaanottimessa on nestemäisen kylmäaineen varastosäiliö ja se pitää sisällään ylimääräisen kylmäaineen, jota ei käytetä. Näin se voi ylläpitää vähimmäiskorkeapaineen ja toimia myös vaihtelevilla jäähdytyskuormilla, jolloin se tarjoaa puskurin. Vastaanottimen ja lauhduttimen sisääntulon välillä kulkee todennäköisesti putki, joka on vain paineen tasaamiseksi ja jonka avulla nestemäinen kylmäaine pääsee virtaamaan lauhduttimesta helposti vastaanottimeen.
Kylmäaine virtaa sitten paisuntaventtiiliin, joka säätelee painetta ja nestemäisen kylmäaineen lisäämistä höyrystinpiiriin.
Paisuntaventtiilistä kylmäaine virtaa nesteenerottimeen, neste virtaa pohjalle ja imetään sitten tyypillisesti kylmäainepumppujen avulla; nämä pumput varmistavat oikean kiertonopeuden höyrystimien läpi jäähdytyskuorman vaihdellessa. Kylmäaine työnnetään sitten höyrystimien paisuntaventtiileihin, jotka säätelevät kylmäaineen virtausta jäähdytyskuormaan.
Kylmä kylmäaine tulee höyrystimeen ja kulkee joidenkin höyrystimen sisällä olevien putkien sisäpuolella, ja puhallin puhaltaa lämpimän huoneilman näiden putkien ulkopuolelle. Kylmä kylmä kylmäaine imee tämän lämmön, joten ilma poistuu paljon viileämpänä ja jäähdyttää siten tilaa. Kun lämmin ilma kulkee höyrystimen putkien läpi, se saa ammoniakin kiehumaan ja haihtumaan osittain nestemäisenä, osittain höyrynä. Haihtuessaan se siirtää lämpöä pois. Aivan kuten veden kiehuessa kattilassa höyry nousee kattilasta ja kuljettaa lämmön pois. Jälleen kerran kylmäaine on suljettu putken sisällä, eikä se koskaan joudu kosketuksiin tai sekoitu ilman kanssa, vaan nämä kaksi ovat aina erillään toisistaan.
Kylmäaine poistuu höyrystimestä nesteen ja höyryn seoksena ja suuntaa takaisin nesteenerottimeen. Nesteenä oleva kylmäaine putoaa alas ja toistaa kierron höyrystimen läpi, ja höyrynä oleva kylmäaine nousee ylös ja imetään takaisin kompressoriin toistamaan koko kierto uudelleen. Kylmäaine tulee kompressoriin matalapaineisena höyrykylmäaineena.
Kaksivaiheinen ammoniakkiteollisuuskylmäjärjestelmä
Tämä on teollisuuskylmäjärjestelmän seuraava kehitysaskel, joka soveltuu matalien lämpötilojen jäähdytysjärjestelmiin ja tarjoaa korkean hyötysuhteen ja alhaisen kompressorin poistolämpötilan.
Kylmäaine virtaa jälleen samassa syklissä, mutta meillä on muutamia muita komponentteja ja syklejä.
Tässä tyypissä meillä on säiliö, jota kutsutaan välijäähdyttimeksi ja joka sijaitsee vastaanottimen ja paisuntaventtiilin välissä. Kylmäaineen päävirtaus kulkee säiliön sisällä olevan kierukan läpi, kylmäaine kulkee tämän läpi ja pääpaisuntaventtiiliin aivan kuten yksivaiheisessa järjestelmässä ja jatkaa sitten virtaustaan erottimen, höyrystimen ja takaisin erottimeen. Toinen kylmäainevirta tulee pääjohdosta ja ruiskutetaan säiliöön paisuntaventtiilin kautta jäähdytysvaikutuksen aikaansaamiseksi, ja kun se ruiskutetaan ja haihtuu säiliössä, se jäähdyttää upotettua kierukkaa. Tämä jäähdyttää jäähdytyskierukan sisällä olevaa pääkylmäainevirtaa, ennen kuin se virtaa pääpaisuntaventtiiliin.
Erottimesta imettävä höyrykylmäaine virtaa edelleen kompressoriin, mutta tällä kertaa kompressoreita on kaksi, joten kylmäaine virtaa matalamman vaiheen kompressoriin tai paineenkorotuskompressoriin paineen nostamiseksi. Sieltä se virtaa ja vapautuu välijäähdyttimeen, joka auttaa lauhduttamaan kylmäaineen.
Höyrymäinen kylmäaine imetään välijäähdyttimestä ja se virtaa korkeamman vaiheen kompressoriin, josta se virtaa takaisin lauhduttimeen ja toistaa koko syklin.
Cascade-ammoniakkiteollisuuskylmäjärjestelmä
Cascade tämä on kehittynein, ja näistä järjestelmistä voi tulla hyvin monimutkaisia, se soveltuu jäähdytysjärjestelmiin, jotka vaativat jäähdytyskuormiensa jäähdytyskuormiensa edellyttämiä eri lämpötila-alueita, ja sen avulla on myös entistä helpompaa ja edullisempaa noudattaa työterveys-, terveys-, työturvallisuus- ja ympäristönsuojelumääräyksiä.
Se on hieman pelottava, kun tarkastelet tätä järjestelmää ensimmäistä kertaa, mutta jos olet seurannut tämän koko matkan läpi ohittamatta, sinun pitäisi pystyä seuraamaan, miten se toimii. Anna itsellesi hetki aikaa seurata putkia ja nähdä, missä kaikki virtaa.
Kylmäjärjestelmät koostuvat yleensä kahdesta tai useammasta erillisestä kylmäainepiiristä, joissa käytetään usein eri kylmäaineita jäähdytysvaikutuksen aikaansaamiseksi.
Tässä järjestelmässä meillä on kaksi kompressoria, paitsi että ne molemmat kierrättävät kylmäainetta erillisissä piireissä, korkealämpöisessä ja matalalämpöisessä piirissä. Nämä kaksi piiriä yhdistää lämmönvaihdin, joka tunnetaan nimellä kaskadilauhdutin.
Tämä toimii korkean lämpötilan piirin lauhduttimena ja matalan lämpötilan piirin höyrystimenä.
Kahden kylmäaineen aineet voivat olla samoja tai ne voivat olla erilaisia ja optimoituja kummallekin piirille. Voisimme esimerkiksi käyttää ammoniakkia korkean lämpötilan puolella ja co2:ta matalan lämpötilan puolella.
Tällöin ammoniakkia käytettäisiin vähemmän ja järjestelmä olisi tehokkaampi verrattuna kaksivaiheiseen pelkkään ammoniakkijärjestelmään.