Basisprincipes van industriële koelsystemen – Ammoniakkoelmiddel. In deze video bekijken we de basisprincipes van industriële koelsystemen met de nadruk op ammoniakkoelsystemen. We beginnen bij de basis en werken ons een weg naar boven waarbij we enkele typische systemen voor eentraps-, tweetraps- en cascadesystemen behandelen om u te helpen de basisprincipes van industriële koeling te leren.
Bekijk de YouTube-tutorial aan het einde van het artikel
Wilt u een gratis cursus over industriële koeling? Begin vandaag nog met uw gratis Ammoniak eLessen door hier te klikken
Danfoss Learning is een online trainingsplatform dat honderden gratis eLessen heeft die u kunt openen vanaf uw computer, smartphone of tablet. Ontdek hoe ammoniak kan helpen om industriële koeltoepassingen efficiënter en milieuvriendelijker te maken met onze eLessonreeks.
🏆 Begin nu met leren op http://bit.ly/StartAmmoniaeLesson
Waar vinden we industriële koelsystemen?
Industriële koeltoepassingen worden meestal gebruikt op plaatsen zoals gekoelde voedselopslag, zuivelverwerking, drankproductie, ijsbanen en zware industrie, dit soort plaatsen. Dit zijn koelsystemen op grote schaal.
We hebben eerder andere soorten koelsystemen voor commerciële gebouwen behandeld, supermarkt co2 systemen, koelmachines en gekoeld water schema’s.
Waarom gebruiken we ammoniak als koelmiddel
Ik wil even heel kort ingaan op waarom we ammoniak als koelmiddel gebruiken
Ammoniak komt van nature voor in het milieu, het is in overvloed aanwezig. Het heeft een ozonafbrekend vermogen van nul en een aardopwarmingspotentieel van minder dan 1. Als we dat vergelijken met andere veelgebruikte koelmiddelen zoals R134a met een GWP van 1.430 en dan R404A dat een GWP van 3.922 heeft, dan kunt u zien waarom ammoniak zeer gunstig is om te gebruiken.
Ammoniak is ook goedkoop om te produceren en energiezuinig in het gebruik. het heeft het vermogen om grote hoeveelheden warmte te absorberen als het verdampt. Dat is een heel belangrijk aspect voor het gebruik van een koelmiddel, het betekent ook dat de leidingen en componenten dunner en kleiner kunnen zijn.
Ammoniak is echter giftig en kan in bepaalde concentraties ook ontvlambaar zijn. De meeste koelmiddelen zijn reukloos, maar ammoniak verspreidt een zeer zure geur, zodat een lek gemakkelijk wordt opgemerkt. Als ammoniak lekt, zal het met de koolstof en het water in de lucht reageren tot ammoniumbicarbonaat, dat een onschadelijke gewassen verbinding is.
Eentraps ammoniak industrieel koelsysteem
Eentraps, dit is het eenvoudigste ammoniak industrieel koelsysteem anders dan een directe expansie type, dus we beginnen hier
We beginnen met de compressor, dit is het hart van het systeem en is wat het ammoniakkoelmiddel rondpompt in het koelsysteem om de koeling te verschaffen. Hij zuigt koelmiddel aan dat alle ongewenste warmte van de verdamper heeft verzameld en perst dit samen in een veel kleiner volume, zodat al die thermische energie zeer dicht opeengepakt zit, waardoor het koelmiddel zeer heet wordt.
Het koelmiddel wordt als lagedrukdamp in de compressor gezogen en verlaat deze als hogedrukdamp.
De hogedrukkoelmiddeldamp verlaat de compressor en stroomt naar de condensor
De condensor koelt het koelmiddel af door de ongewenste warmte aan het koelmiddel te onttrekken en voert deze warmte af naar de buitenlucht. Dit gebeurt meestal door het hete koelmiddel door enkele kleine buisjes te leiden en met een ventilator koelere omgevingslucht langs de buitenkant van de buisjes te blazen om het af te koelen en de warmte af te voeren. Daarnaast is er vaak een kleine pomp die water over de leidingen spuit, een deel hiervan verdampt en helpt meer warmte af te voeren. Het koelmiddel is verzegeld in de pijp en komt niet in contact met de lucht of het water, het is altijd gescheiden, de twee komen nooit samen of vermengen zich niet. Alleen de warmte van het koelmiddel gaat door de wand van de pijp en wordt afgevoerd door de lucht en het water.
Als de warmte wordt afgevoerd condenseert het koelmiddel tot een vloeistof. Het verlaat de condensor als een vloeibaar hogedrukkoelmiddel en stroomt naar de receiver.
De receiver is een opslagvat voor een reservoir van vloeibaar koelmiddel en houdt het teveel op dat niet wordt gebruikt. Hierdoor kan hij een minimale hoofddruk handhaven en ook bij wisselende koelbelasting als buffer fungeren. Er zal waarschijnlijk een leiding lopen tussen de ontvanger en de condensorinlaat, dit is alleen om de druk gelijk te houden en het vloeibare koelmiddel gemakkelijk uit de condensor in de ontvanger te laten stromen.
Het koelmiddel stroomt dan naar het expansieventiel dat de druk en de toevoeging van vloeibaar koelmiddel aan het verdampercircuit regelt.
Van het expansieventiel stroomt het koelmiddel in de vloeistofafscheider, de vloeistof stroomt naar de bodem en wordt dan typisch aangezogen door een reeks koelmiddelpompen, deze pompen zorgen voor een correcte omloopsnelheid door de verdampers naarmate de koelbelasting varieert. Het koudemiddel wordt dan naar de expansieventielen van de verdampers geduwd, die de stroming van het koudemiddel naar de koellast regelen.
Het koude koudemiddel komt de verdamper binnen en passeert aan de binnenkant van enkele buizen binnenin de verdamper en een ventilator blaast de warme kamerlucht over de buitenkant van deze buizen. Het koude koelmiddel absorbeert deze warmte zodat de lucht veel koeler de ruimte verlaat en dus voor koeling zorgt. Wanneer de warme lucht over de buizen van de verdamper stroomt, kookt de ammoniak en verdampt het als een mengsel van vloeistof en damp. Terwijl het verdampt, voert het de warmte weg. Net als wanneer water in een pan kookt, komt er stoom uit de pan die de warmte afvoert. Ook hier is het koelmiddel in de pijp verzegeld en komt het nooit in contact met of mengt het zich niet met de lucht, de twee zijn altijd gescheiden.
Het koelmiddel verlaat de verdamper als een vloeistof/dampmengsel en gaat terug naar de vloeistofafscheider. Het vloeibare koelmiddel valt naar beneden en herhaalt de cyclus door de verdamper en het dampvormige koelmiddel stijgt op en wordt teruggezogen naar de compressor om de hele cyclus opnieuw te doorlopen. Het koudemiddel komt de compressor binnen als een koudemiddel onder lage druk.
Tweetraps ammoniak industrieel koelsysteem
Dit is de volgende evolutie van het industrieel koelsysteem dat geschikt is voor koelsystemen met lage temperaturen en een hoog rendement en lage compressoruitgangstemperaturen biedt.
Het koelmiddel stroomt weer in dezelfde cyclus, maar er zijn een paar andere componenten en cycli.
In dit type hebben we een tank, de zogenaamde tussenkoeler, die tussen de ontvanger en het expansieventiel zit. De hoofdstroom van koelmiddel gaat door een spoel in de tank, het koelmiddel gaat hierdoor en in het hoofd-expansieventiel net als bij het eentraps systeem en stroomt dan verder via de afscheider, de verdamper en terug naar de afscheider. Een andere stroom koelmiddel komt van de hoofdleiding en wordt via een expansieklep in de tank gespoten om een koeleffect teweeg te brengen, terwijl het in de tank wordt gespoten en verdampt, koelt het de ondergedompelde spoel af. Deze sub koelt de hoofdstroom van koelmiddel in de spoel voordat het naar het hoofd expansieventiel stroomt.
Het dampkoelmiddel dat uit de afscheider wordt gezogen stroomt nog steeds naar een compressor, maar deze keer hebben we twee compressoren, het koelmiddel stroomt dus naar de lage trap of booster compressor om de druk te verhogen. Van hieruit stroomt het naar de tussenkoeler die helpt het koelmiddel te condenseren.
Het dampkoelmiddel wordt uit de tussenkoeler gezogen en stroomt naar de hogetrapscompressor waar het vervolgens terugstroomt naar de condensor om de hele cyclus te herhalen.
Cascade ammoniak industrieel koelsysteem
Cascade dit is de meest geavanceerde en deze systemen kunnen zeer complex worden, het is geschikt voor koelsystemen die verschillende temperatuurbereiken vereisen voor hun koelbelastingen en maakt het ook gemakkelijker en goedkoper om te voldoen aan gezondheids-, veiligheids- en milieuvoorschriften.
Het is een beetje ontmoedigend als je voor het eerst naar dit systeem kijkt, maar als je dit helemaal hebt gevolgd zonder over te slaan, zou je moeten kunnen volgen hoe het werkt. Geef uzelf even de tijd om de leidingen na te lopen en te zien waar alles naartoe stroomt.
Deze koelsystemen bestaan meestal uit twee of meer afzonderlijke koelcircuits, waarbij vaak verschillende koelmiddelen worden gebruikt om een koeleffect te bewerkstelligen.
In dit systeem hebben we twee compressoren, behalve dat ze beide koelmiddel laten circuleren rond gescheiden circuits, een hoge temperatuur circuit en een lage temperatuur circuit. De twee circuits worden verbonden door een warmtewisselaar die bekend staat als een cascadecondensor.
Deze fungeert als condensor voor het hogetemperatuurcircuit en als verdamper voor het lagetemperatuurcircuit.
De twee koelmiddelen kunnen hetzelfde zijn of ze kunnen verschillend zijn en geoptimaliseerd voor elk circuit. We kunnen bijvoorbeeld ammoniak gebruiken voor de hoge temperatuur en CO2 voor de lage temperatuur.
Dit zou betekenen dat er minder ammoniak wordt gebruikt en dat het systeem efficiënter is dan een systeem met alleen ammoniak in twee trappen.