Chiller glikolowy – definicja, zastosowania, jak wybrać – Komplety poradnik

Co to jest chiller glikolowy?

Chiller glikolowy jest urządzeniem, które usuwa ciepło z cieczy wykorzystując glikol. Ciecz może krążyć przez wymiennik ciepła (lub płaszcz chłodzący) w celu schłodzenia sprzętu, strumienia procesowego lub po prostu jako ciecz użytkowa.

Sercem systemu glikolowego jest agregat glikolowy. Jak sama nazwa wskazuje, wykorzystuje on glikol jako czynnik chłodzący.

Chiller glikolowy składa się z kompresora, parownika, skraplacza, elementu dławiącego i elektrycznego układu sterowania.

Dlaczego powinieneś używać glikolu do chłodzenia?

Powinieneś używać glikolu do chłodzenia przede wszystkim dlatego, że posiada właściwości zapobiegające zamarzaniu. Dlatego lepiej nadaje się do zastosowań, które wymagają niższej temperatury.

Najczęściej stosowanym czynnikiem chłodniczym w chillerach jest woda lub mieszanina wody i innej substancji o odpowiednich właściwościach przewodzenia ciepła takiej jak np. związek glikolu.

Chłodziwa na bazie glikolu składają się z glikolu etylenowego lub glikolu propylenowego. Jak już wspomnieliśmy, ich główną zaletą są właściwości zapobiegające zamarzaniu.

Czysta woda zamarza w temperaturze 0 stopni Celsjusza, podczas gdy mieszanka z 30% glikolu etylenowego zamarza w temperaturze -14 stopni Celsjusza.

Niska temperatura zamarzania mieszanin glikolu sprawia, że są one idealne do chłodzenia elementów, które znajdują się poniżej temperatury zamarzania wody.

Chociaż glikol ma niższą pojemność cieplną (każdy kilogram glikolu ogrzewa się łatwiej niż kilogram wody), większa różnica temperatur pozwala mu na szybsze usuwanie gorąca. Dlatego mieszaniny glikolu lepiej nadają się do zastosowań, w których chiller musi szybko usuwać duże ilości ciepła.

Co więcej, glikol spowalnia rozwój glonów w urządzeniach do wymiany ciepła.

Jak działa system chłodzenia glikolem w chillerze?

System chłodzenia glikolem w chillerze działa w następujący sposób:

1. Czynnik chłodniczy pochłania energię cieplną z procesu (zwykle czynnik chłodniczy zamienia się w gaz). 
2. Czynnik chłodniczy w stanie gazowym zmierza do skraplacza, który odprowadza z niego ciepło poprzez kondensację pary wodnej lub wieżę chłodniczą. 
3. Wymiana ciepła skrapla czynnik chłodniczy z powrotem w chłodniejszą mieszaninę gazu i cieczy, która trafia do źródła ogrzewania procesu, aby ponownie rozpocząć cykl.

Jakie są zastosowania chillera glikolowego?

Najpopularniejsze zastosowania chillera glikolowego to, browarnictwo, produkcja wina, utrzymywanie lodowisk i przetwórstwo produktów mlecznych.

Chiller glikolowy w browarnictwie

W browarach agregat glikolowy pozwala na znaczną redukcję temperatury produktu w krótkim czasie (w zależności od potrzeb produkcyjnych).

Istnieje kilka procesów, w których kluczowe jest obniżenie lub utrzymanie zimnych warunków termicznych, np.:

• gwałtowne chłodzenie piwa po fermentacji, ● utrzymywanie stałej temperatury podczas fermentacji (która generuje ciepło), ● chłodzenie brzeczki po początkowym procesie wrzenia.

Chiller glikolowy w produkcji wina

Chiller glikolowy jest wykorzystywany w procesie fermentacji wina do kontroli warunków termicznych.

Temperatura roztworu glikolu różni się w zależności od rodzaju produkowanego wina i preferencji każdego winiarza, ale większość chillerów winiarskich działa w zakresie od 2 do 10 stopni Celsjusza (od 7 do 15 stopni Celsjusza w przypadku pojemników na wino).

Chiller glikolowy w utrzymywaniu lodowisk

Agregat glikolowy schładza ciekły roztwór glikolu do temperatury znacznie poniżej punktu zamarzania wody, a następnie pompuje go przez maty znajdujące się pod powierzchnią lodowiska. Powierzchnia jest następnie spryskiwane wodą, która zamarza.

Tak powstaje trwałe lodowisko.

Chiller glikolowy w przetwórstwie produktów mlecznych

Odpowiednio zaprojektowany chiller glikolowy bardzo szybko chłodzi mleko. W ten sposób pomaga utrzymać jego temperaturę (i rozwój bakterii) pod kontrolą, gdy jest przenoszone z hali udojowej do izolowanego zbiornika.

Inne zastosowania chillera glikolowego

Oprócz powyższych przypadków użycia, agregaty glikolowe znajdują zastosowanie w takich dziedzinach, jak branża gumowa, tworzyw sztucznych, petrochemiczna, chemiczna, elektroniczna, papiernicza, tekstylna, farmaceutyczna, klimatyzacyjna, etc.

Jak dobrać pojemność chillera glikolowego?

Aby dobrać pojemność chillera glikolowego, zwróć uwagę na rodzaj chillera, niezbędną wydajność, typ zbiornika, oraz przepływ wody.

Jakie są rodzaje chillerów glikolowych?

Do wyboru masz dwie główne odmiany chillerów glikolowych - chłodzone powietrzem lub chłodzone wodą.

Chillery glikolowe chłodzone powietrzem wykorzystują skraplacz podobny do chłodnicy w samochodzie. Posiada on wentylator, który przetłacza powietrze przez wąż do chłodziwa. W większości przypadków tego typu skraplacze wymagają temperatury otoczenia niższej niż 35 stopni Celsjusza, aby działać wydajnie.

Wyjątek stanowią chillery specjalnie zaprojektowane do pracy w gorącym klimacie.

Warto zaznaczyć, że konserwacja agregatów chłodzonych powietrzem jest prostsza. Ponadto nie wymagają wież chłodniczych i są łatwiejsze w instalacji.

Chillery glikolowe chłodzone wodą, działają podobnie, ale wymagają dwóch etapów do zakończenia transferu termicznego. Najpierw ciepło z pary czynnika chłodniczego dostaje się do wody skraplacza. Ogrzana woda następnie trafia do wieży chłodniczej, gdzie wytraca temperaturę.

Z zasady agregaty chłodzone wodą są bardziej wydajne, co przekłada się również na niższy koszt energii. Są też bardziej długowieczne i cichsze. Dodatkowo skuteczniej utrzymują stałą wydajność chłodzenia.

Jak obliczyć potrzebną wydajność chłodzenia?

Aby obliczyć potrzebną wydajność chłodzenia wykorzystaj wzór poniżej:

1. Oblicz różnicę temperatur = temperatura wody na wlocie (°C) - temperatura wody lodowej na wylocie (°C) 
2. Oblicz potrzebne natężenie przepływu wody na godzinę (m³/h)
3. Na podstawie powyższych wyników wylicz wydajność chłodniczą w tonach = Natężenie przepływu wody x Różnica temperatur ÷ 0,86 ÷ 3,517 
4. Przewymiaruj agregat o 20%. Idealny rozmiar w tonach = niezbędne tony wydajności x 1,2

Właśnie obliczyłeś idealną wydajność chillera.

Jaki typ zbiornika wybrać do chillera glikolowego?

Istnieją dwa rodzaje zbiorników do chillera glikolowego do wyboru - wbudowany i zewnętrzny.

Chiller glikolowy z wbudowanym zbiornikiem jest łatwiejszy w instalacji. Wystarczy, że podłączysz rurę wodną do procesu. Jednak z drugiej strony taki agregat ma ograniczoną pojemność i nie nadaje się do zastosowań o większym zapotrzebowaniu na wodę lodową.

Chiller glikolowy z zewnętrznym zbiornikiem pozwala dopasować pojemność zbiornika zewnętrznego do konkretnych potrzeb. Spełni się w roli bufora dla większego obciążenia cieplnego i przechowa więcej wody lodowej, ale jego instalacja jest bardziej wymagająca.

Czym jest przepływ wody w chillerze glikolowym?

Przepływ wody w chillerze glikolowym kontroluje przede wszystkim pompa. Dzięki temu bez problemu wybierzesz taką, której natężenie przepływu odpowiada twoim potrzebom.

Chiller glikolowy czy chiller wodny?

Główna różnica między chillerem glikolowym i chillerem wodnym to w ich punkty zamarzania oraz zdolności przewodzenia ciepła.

Czysty glikol lub mieszanka glikolu i wody ma znacznie niższą temperaturę zamarzania niż czysta woda. W związku z tym chillery na bazie glikolu lepiej nadają się do środowisk o niskiej temperaturze.

Z drugiej strony woda ma lepszą zdolność do zatrzymywania i przewodzenia ciepła z powiązanego procesu. W rezultacie wydajność wymiany termicznej dla agregatu wody lodowej będzie wyższa niż dla agregatu glikolowego.

Ogólnie rzecz biorąc, przed wyborem typu chillera weź pod uwagę temperaturę otoczenia w miejscu instalacji i pożądaną temperaturą procesu. Zarówno glikolowe, jak i wodne chillery skutecznie rozpraszają wysokie temperatury generowane przez proces produkcyjny.

FAQ

W jakiej temperaturze chłodzi glikol?

Glikol chłodzi w temperaturze do -60 stopni Celsjusza (zależy od stężenia mieszanki z wodą).

Po co używać glikolu zamiast wody?

Glikolu zamiast wody używa się w sytuacjach, gdy niezbędne jest chłodzenie poniżej temperatury zamarzania wody. Ponadto glikol przydaje się również w mroźnym klimacie, ponieważ zapobiega zamarzaniu rur.

Czy chiller glikolowy jest bezpieczny?

Chiller glikolowy jest bezpieczny, ale należy zaznaczyć, że glikol etylenowy jest umiarkowanie toksyczną substancją. Dlatego nie nadaje się do zastosowań z wodą pitną oraz przy przetwarzaniu żywności. W tych dziedzinach stosuje się glikol propylenowy, którego toksyczność jest niewielka.

Czy wszystkie chillery wykorzystują glikol?

Nie, nie wszystkie chillery wykorzystują glikol. Niektóre agregaty działają na bazie wody lub innych czynników chłodniczych.

Czy chillery glikolowe mogą grzać?

Tak, chillery glikolowe mogą grzać. Niektóre są projektowane tak, aby produkowały zarówno ciepło, jak i zimno.

Podsumowanie

Chiller glikolowy jest bardzo podobny do innych agregatów chłodniczych, ale dzięki zastosowaniu glikolu sprawdza się w sytuacjach, które wymagają lepszego chłodzenia. W zależności od mieszanki umożliwia skuteczną redukcję temperatury nawet do -60 stopni Celsjusza.

Dlatego chillery glikolowe bardzo często znajdują zastosowanie przy produkcji alkoholi, przetwórstwie żywności i wielu innych miejscach, które wymagają silnego chłodzenia.

Jednak pamiętaj, aby dobrać odpowiednią pojemność agregatu do własnych potrzeb. Za mała wydajność nie zapewni procesowi pożądanej temperatury, natomiast za duża może doprowadzić do zamarznięcia układu chłodzenia