재순환 칠러 및 냉각 용량 계수 선택

적절한 재순환 칠러를 선택하는 것은 네 가지 요인에 따라 결정됩니다:

1. 냉각 중인 장치에 의해 발생하는 열 부하(Q)
2. 열원에서 나오는 유체의 최대 허용 온도(Tout)
3. 사용 가능한 유체 유량
4. 주변 작동 조건(V̇)

예 1

칠러는 2,000W의 열을 생성하는 X-선 튜브에 20°C에서 2gpm을 공급해야 합니다. 전원 공급 장치는 60Hz입니다. 칠러 그래프에 이 점을 표시하면 RC022가 적절한 선택임을 알 수 있습니다. 펌프 곡선을 보면 BE 펌프가 필요한 유량을 제공할 수 있음을 알 수 있습니다.

열 부하(Q)가 알려져 있지만 유량을 알 수 없는 경우, 다음 방정식을 사용하여 필요한 유량을 결정할 수 있습니다.

예 2

레이저 헤드는 2,000W(6,824 BTU/Hr)의 열을 생성합니다. 유체 온도는 20°C(68°F)를 초과해서는 안 됩니다. 주변 온도 20°C에서 냉각 유체로 물을 사용하고 전원이 60Hz일 때 적절한 재순환 칠러는 무엇입니까?

열 성능 그래프(그림 1)를 사용하여 필요한 열 부하(2000W)에서 수평선을 그립니다. 그림과 같이 RC022는 13°C(55°F)에서 이러한 요구 사항과 일치합니다. 이는 TIN(재순환 칠러를 빠져나가는 온도)입니다. 따라서 계산은 다음과 같이 됩니다.

다음으로, 재순환 칠러가 필요한 유량을 충족할 수 있는지 확인합니다. 시스템 펌프 그래프(그림 2)에 표시된 바와 같이, 1.3gpm 용적형 펌프(RC022의 표준)는 유량 요구 사항을 충분히 충족합니다.

당사의 재순환 칠러 섹션에서 재순환 칠러 옵션에 대한 자세한 정보를 확인하십시오.

재순환 칠러는 의료, 군사, 레이저 및 분석 기기를 포함한 수많은 산업에서 사용되는 냉동 액체 냉각 시스템입니다. 칠러는 레이저 헤드, 검출기 패널 또는 기타 온도에 민감한 장치와 같은 구성 요소를 일정한 온도로 유지하고/하거나 폐열을 제거하여, 중요한 구성 요소의 과열을 방지하는 데 사용됩니다.

재순환 칠러를 선택할 때는 냉각 용량에 영향을 미칠 수 있는 몇 가지 요소를 고려해야 합니다. 이러한 요인에는 주변 공기 온도 또는 시설 용수 온도, 칠러 설정 온도, 공정 유체, 칠러 유지보수 등이 포함됩니다. 칠러 제조업체는 일반적으로 20°C의 물 공급 온도와 20°C의 주변 온도를 기준으로 냉각 용량 등급을 제공합니다. 하지만 주변 온도가 20°C보다 높거나 낮으면 어떻게 됩니까? 냉각수가 20°C 대신 5°C로 공정에 공급되면 어떻게 됩니까? 물 이외의 냉각수를 사용하면 어떻게 됩니까? 이 모든 차이가 칠러의 냉각 용량에 어떤 영향을 미칩니까?

칠러는 복잡한 시스템이지만 기본 구성 요소는 컴프레서, 응축기, 온도 조절식 팽창 밸브(TXV) 및 증발기입니다. 컴프레서에서 시작해 증발기에서 나오는 냉매는 포화 가스에서 고압, 고온 가스로 압축됩니다. 이제 뜨거워진 가스는 응축기를 통과하며, 더 차가운 주변 공기(공냉식 응축기) 또는 시설 용수(수냉식 응축기)로 열을 방출하여 냉각되고 포화 액체로 응축됩니다. 그런 다음 냉매는 TXV를 통과하면서 압력과 온도가 크게 떨어집니다. 이제 냉매 온도는 공정 유체의 온도보다 낮으며, 그 결과 열이 공정 유체에서 냉매로 전달되어 냉매가 저압 가스로 증발합니다. 가스가 압축기로 다시 흐르면서 사이클이 다시 한 번 반복됩니다.

응축기 및 증발기는 열을 하나의 매체로부터 다른 매체로 전달하는 열교환기입니다. 공냉식 응축기의 경우, 알루미늄 핀 구리 튜브 액체-공기 열교환기가 일반적으로 고온 냉매 가스로부터 주변 공기로 열을 방출하는 데 사용됩니다. 반면에 수냉식 응축기는 액체-액체 열교환기를 사용하여 뜨거운 냉매 가스에서 시설 용수로 열을 전달합니다. 증발기의 경우, 액체-액체 열교환기는 통상적으로 공정 유체로부터 냉매로 열을 전달하는 데 사용됩니다. 열교환기의 성능은 사용되는 공정 유체, 유입 유체 온도, 유량, 구성 재료 및 열교환기의 설계를 포함한 많은 요인에 따라 달라집니다. 다른 모든 요인이 동일할 때, 한 유체에서 다른 유체로의 열 전달의 구동력은 유입되는 유체 온도의 차이입니다.

주변 공기 온도 또는 시설 용수 온도는 칠러의 냉각 용량에 중요한 역할을 합니다. 응축기가 총 열(공정 열 부하 + 압축 열)을 주변 공기 또는 시설 용수로 방출하려면, 고온 냉매 가스와 주변 공기 또는 시설 용수 간의 온도 차이가 충분해야 합니다. 예를 들어, 이튼 칠러는 일반적으로 32.2°C(90°F)~43.3°C(110°F)의 응축 온도에서 작동하며, 20°C(68°F)의 주변 공기 또는 24°C(75°F)의 시설 용수로 열을 방출합니다(그림 2). 수냉식 응축기는 물이 공기보다 훨씬 더 나은 열 전달 유체이고 두 유입 유체 사이에 큰 온도 차이가 필요하지 않기 때문에, 더 높은 시설 용수 온도에서도 동일한 양의 열을 방출할 수 있습니다.

주변 공기 또는 시설 용수 온도가 증가함에 따라 칠러 응축기가 냉매에서 주변 공기 또는 시설 용수로 공정 열을 전달하는 능력이 감소해서 응축 압력이 높아져 시스템 성능이 저하될 수 있습니다. 따라서 재순환 칠러가 20°C를 초과하는 주변 온도에 노출될 경우, 필요한 냉각 용량을 결정하기 위해 용량 산정 계산을 수행해야 합니다. 마찬가지로 주변 온도가 감소하면 초기 온도 차이가 더 크기 때문에 성능이 향상됩니다.

칠러의 크기를 결정할 때는 최대 주변 온도 또는 시설 용수 온도를 파악하여 응용 분야의 요구 사항을 충족할 수 있는 충분한 냉각 용량을 갖춘 칠러를 선택해야 합니다. 칠러의 크기 산정에 도움이 필요하면 애플리케이션 엔지니어와 상의하십시오.

공정 유체의 영향

재순환 칠러에 사용되는 공정 유체도 성능에 영향을 미칩니다. 칠러의 냉각 용량은 일반적으로 물을 공정 유체로 사용하는 것을 기준으로 하므로, 물 이외의 공정 유체를 사용하면 냉각 용량이 줄어들 수 있습니다. 예를 들어, 일부 재순환 칠러는 공정 유체로 폴리알파올레핀(PAO)과 호환되도록 설계되었습니다. PAO는 일반적으로 유전 특성 및/또는 넓은 작동 온도 범위로 인해 군사 응용 분야에 사용됩니다. 그러나 다른 모든 조건이 동일하다면, PAO는 물보다 비열, 밀도 및 열전도율이 낮기 때문에 PAO 칠러의 냉각 용량은 물 칠러의 냉각 용량보다 작습니다.

칠러 작동 및 유지 보수의 영향

칠러 성능에 영향을 미치는 또 다른 요인은 응축기 및 증발기 유지 보수입니다. 공냉식 응축기에 먼지가 쌓이거나 수냉식 응축기 또는 증발기에 튜브 또는 흐름 통로가 오염되면 칠러 성능이 저하됩니다. 공냉식 응축기의 핀과 팬 블레이드에 먼지나 이물질이 쌓이면 공기 흐름이 제한되어 칠러 냉각 용량이 감소합니다. 칠러가 먼지가 많거나 더러운 환경에서 작동할 경우, 정기적인 유지보수 또는 청소를 계획하고/또는 칠러를 더 큰 용량으로 선정해야 합니다. 낮은 수질로 인한 스케일 형성, 부식 및/또는 생물학적 성장으로 인해 수냉식 응축기가 오염될 수도 있습니다. 파울링은 튜브 내부 벽에 단열층을 형성하여 냉매와 물 사이의 열 전달을 방해하므로 칠러 효율이 저하됩니다. 부식 억제제가 포함된 깨끗한 물을 사용하면 오염 위험을 최소화할 수 있습니다.

기타 요인

드문 경우로, 공랭식 재순환 칠러가 높은 고도에 설치된 경우 공기 밀도가 낮아져 냉각 용량에 영향을 미칩니다. 질량 유량은 체적 유량과 밀도를 곱한 값과 같기 때문에, 밀도가 감소하면 해수면에서와 동일한 냉각 용량을 제공하기 위해 응축기 팬이 더 높은 체적 유량을 공급해야 합니다. 한 가지 옵션은 재순환 칠러의 크기를 크게 하여 냉각 용량 요구 사항을 충족하는 것입니다.

습도는 공급 프로세스 냉각수 온도가 주변 이슬점 미만일 때 칠러 성능에 영향을 미치는 또 다른 요소입니다. 이러한 경우 칠러 라인, 증발기 및 펌프가 절연되지 않으면 이러한 표면에 응축이 형성되어 냉각 용량이 손실될 수 있습니다. 처리되지 않은 금속의 표면도 부식으로 인한 손상을 입을 수 있습니다. 따라서 절연이 강력히 권장됩니다.