Grunderna om industriella kylsystem – Köldmedium ammoniak. I den här videon kommer vi att titta på grunderna för industriella kylsystem med fokus på ammoniakkylsystem, vi börjar med grunderna och arbetar oss uppåt och täcker några typiska system för enstegs-, tvåstegs- samt kaskadsystem för att hjälpa dig att lära dig grunderna för industriell kylning.
Se YouTube-handledningen i slutet av artikeln
Vill du ha en kostnadsfri kurs i industriell kylning? Börja dina kostnadsfria e-lektioner om ammoniak idag genom att klicka här
Danfoss Learning är en onlineutbildningsplattform som har hundratals kostnadsfria e-lektioner som du kan komma åt från din dator, smartphone eller surfplatta. Upptäck hur ammoniak kan bidra till att göra industriella kyltillämpningar effektivare och miljövänligare med vår eLesson-serie idag.
🏆 Börja lära dig nu på http://bit.ly/StartAmmoniaeLesson
Var hittar vi industriella kylsystem?
Industriella kyltillämpningar används typiskt på platser som kylförvaring av livsmedel, mejeribearbetning, dryckestillverkning, isbanor och tung industri, dessa typer av platser. Detta är storskaliga kylsystem.
Vi har tidigare behandlat andra typer av kylsystem för kommersiella byggnader, co2-system för stormarknader, kylaggregat och scheman för kylvatten. Kolla in dem om du inte redan har gjort det.
Varför använda ammoniak som köldmedium
Jag vill bara mycket kortfattat beröra varför vi använder ammoniak som köldmedium
Ammoniak förekommer naturligt i miljön, det finns tillgängligt i rikliga mängder. Den har en ozonnedbrytande effekt på noll och en global uppvärmningspotential på mindre än 1. Om vi jämför detta med andra vanliga köldmedier som R134a med en GWP på 1 430 och sedan R404A som har en GWP på 3 922 kan man se varför ammoniak är mycket fördelaktigt att använda.
Ammoniak är också billigt att framställa och energisnålt att använda.
Den har förmågan att absorbera stora mängder värme när den avdunstar. Det är en mycket viktig aspekt för att ett köldmedium ska vara användbart, det innebär också att rören och komponenterna kan vara tunnare och mindre.
Ammoniak är dock giftig och kan även vara brandfarlig vid vissa koncentrationer. De flesta köldmedier är luktfria men ammoniak avger en mycket sur lukt så det är lätt att märka om ett läckage uppstår. Om ammoniak läcker ut reagerar den med kolet och vattnet i luften och bildar ammoniumbikarbonat som är en ofarlig tvättad förening.
Ettstegigt industriellt kylsystem för ammoniak
Enstegigt, detta är det enklaste industriella ammoniakkylsystemet för ammoniak, annat än en typ med direkt expansion, så vi börjar här
Vi börjar med kompressorn, detta är hjärtat i systemet och det är den som pumpar ammoniak-köldmediet runt i kylsystemet för att ge kylning. Den drar in köldmedium som har samlat all oönskad värme från förångaren och komprimerar detta till en mycket mindre volym så att all värmeenergi är mycket tätt packad, vilket gör köldmediet mycket varmt.
Köldmediet sugs in i kompressorn som en ånga med lågt tryck och lämnar den som en ånga med högt tryck.
Kylmedelsångan med högt tryck lämnar kompressorn och strömmar till kondensatorn
Kylmedlet kyls ner i kondensatorn genom att den oönskade värmen dras ut ur köldmediet och värmen släpps ut i den omgivande utomhusluften. Detta görs vanligtvis genom att det varma köldmediet leds genom insidan av några små rör och en fläkt används för att tvinga kallare omgivande luft över utsidan av rören för att kyla ner det och föra bort värmen. Dessutom finner vi ofta en liten pump som sprutar vatten över rören, en del av detta kommer att avdunsta och bidra till att föra bort mer värme. Köldmediet är förseglat inuti röret och kommer inte i kontakt med luft eller vatten, det är alltid separerat de två möts eller blandas aldrig. Endast kylmedlets värme passerar genom rörväggen och transporteras bort av luften och vattnet.
När värmen avlägsnas kondenserar kylmedlet till en vätska. Det lämnar alltså kondensorn som ett flytande köldmedium med högt tryck och strömmar till mottagaren.
Tillagaren är ett förvaringskärl för en reservoar av flytande köldmedium och rymmer allt överskott som inte används. Detta gör att den kan upprätthålla ett minimalt huvudtryck och även fungera vid varierande kylbelastning, vilket ger en buffert. Vi kommer troligen att hitta en ledning som löper mellan mottagaren och kondensatorns inlopp, detta är bara för att ge tryckutjämning och gör att det flytande köldmediet lätt kan strömma ut ur kondensatorn och in i mottagaren.
Köldmediet strömmar sedan till expansionsventilen som reglerar trycket och tillsättningen av flytande köldmedium till förångarkretsen.
Från expansionsventilen strömmar köldmediet in i vätskeseparatorn, vätskan strömmar till botten och sugs sedan vanligtvis in av en uppsättning köldmediepumpar, dessa pumpar säkerställer korrekt cirkulationshastighet genom förångarna när kyllasten varierar. Köldmediet trycks sedan till förångarnas expansionsventiler som reglerar flödet av köldmedium till kyllasten.
Det kalla köldmediet kommer in i förångaren och passerar på insidan av några rör inne i förångaren och en fläkt blåser den varma rumsluften över utsidan av dessa rör. Det kalla köldmediet absorberar denna värme så att luften lämnar rummet mycket svalare och ger på så sätt kyla åt rummet. När den varma luften passerar genom förångarens rör får den ammoniaken att koka och avdunsta som en blandning av en del vätska och en del ånga. När den avdunstar transporterar den bort värmen. Precis som när vatten kokar i en kastrull stiger ånga upp ur kastrullen och för bort värmen. Återigen är köldmediet förseglat i röret och kommer aldrig i kontakt eller blandas med luften, utan de två är alltid separerade.
Köldmediet lämnar förångaren som en vätske-/dampblandning och går tillbaka till vätskeseparatorn. Köldmediet som är vätska faller ner och upprepar cykeln genom förångaren, och köldmediet som är ånga stiger upp och sugs tillbaka in i kompressorn för att upprepa hela cykeln igen. Köldmediet kommer in i kompressorn som ett ångköldmedium med lågt tryck.
Tvåstegs industriellt kylsystem med ammoniak
Det här är nästa utveckling av det industriella kylsystemet, som lämpar sig för kylsystem med låg temperatur och som ger hög verkningsgrad och låga utloppstemperaturer för kompressorn.
Vi har återigen köldmediet som flyter i samma kretslopp men vi har några andra komponenter och kretslopp.
I denna typ har vi en tank som kallas mellankylare och som sitter mellan mottagaren och expansionsventilen. Huvudflödet av köldmedium passerar genom en spole inuti tanken, köldmediet passerar genom denna och in i huvudexpansionsventilen precis som i ett enstegssystem och fortsätter sedan sitt flöde via separatorn, förångaren och tillbaka till separatorn. En annan ström av köldmedium kommer från huvudledningen och sprutas in i tanken via en expansionsventil för att åstadkomma en kyleffekt, när det sprutas och avdunstar i tanken kyler det den nedsänkta spolen. Denna underkylning kyler huvudflödet av köldmedium i spolen innan det strömmar till huvudexpansionsventilen.
Den köldmedieånga som sugs ut ur separatorn strömmar fortfarande till en kompressor, men den här gången har vi två kompressorer, köldmediet strömmar därför till lågstadie- eller boosterkompressorn för att öka trycket. Härifrån strömmar det och släpps ut i mellankylaren som hjälper till att kondensera köldmediet.
Köldmediet i form av ånga sugs ut ur mellankylaren och strömmar till högstegskompressorn där det sedan strömmar tillbaka till kondensatorn för att upprepa hela cykeln.
Kascade ammoniak industriellt kylsystem
Kascade detta är det mest avancerade och dessa system kan bli mycket komplexa, det är lämpligt för kylsystem som kräver olika temperaturområden för sina kyllaster och det gör det också lättare och billigare att uppfylla hälso-, säkerhets- och miljöbestämmelser.
Det är lite skrämmande när man först tittar på detta system, men om du har följt detta hela vägen utan att hoppa över så borde du kunna följa hur det fungerar. Ge dig själv en stund för att spåra rören och se vart allting flödar.
Dessa kylsystem består vanligtvis av två eller flera separata kylkretsar, som ofta använder olika köldmedier för att ge en kyleffekt.
I det här systemet har vi två kompressorer förutom att de båda cirkulerar köldmedium i skilda kretsar, en krets med hög temperatur och en krets med låg temperatur. Mellan de två kretsarna finns en värmeväxlare som kallas kaskadkondensator.
Denna fungerar som en kondensator för högtemperaturkretsen och en förångare för lågtemperaturkretsen.
De två köldmedierna kan vara desamma eller så kan de vara olika och optimerade för varje krets. Vi kan t.ex. använda ammoniak för högtemperatursidan och co2 för lågtemperatursidan.
Detta skulle innebära att mindre ammoniak används och att systemet blir effektivare jämfört med ett tvåstegssystem med enbart ammoniak.