เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของคอมเพรสเซอร์ในระบบ HVAC — การออกแบบ การเลือก และการบำรุงรักษา

บทบาทของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของคอมเพรสเซอร์ในระบบ HVAC

ที่ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของคอมเพรสเซอร์ (มักจะเป็นตัวทำความเย็นน้ำมันหรือตัวทำความเย็นระหว่างขั้นตอน/แก๊ส ขึ้นอยู่กับประเภทของระบบ) ขจัดความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการบีบอัดและปรับสภาพสารทำความเย็นและน้ำมันหล่อลื่นให้มีอุณหภูมิการทำงานที่ปลอดภัย เป้าหมายหลักคือการปกป้องอายุการใช้งานของคอมเพรสเซอร์ รักษาประสิทธิภาพการหล่อลื่น รักษาเสถียรภาพของอุณหพลศาสตร์ของสารทำความเย็น และรักษาอุณหภูมิการระบายของระบบให้อยู่ภายในขีดจำกัดการออกแบบ

ประเภทตัวแลกเปลี่ยนความร้อนของคอมเพรสเซอร์ทั่วไปและตำแหน่งที่ใช้งาน

การเลือกประเภทที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับความจุของระบบ สาธารณูปโภคที่มีอยู่ พื้นที่ใช้งาน และสภาพแวดล้อม ด้านล่างนี้เป็นประเภททั่วไปที่ใช้ในคอมเพรสเซอร์ HVAC:

• ตัวแลกเปลี่ยนท่อครีบระบายความร้อนด้วยอากาศ: ตัวเลือกที่เรียบง่ายและใช้น้ำต่ำใช้กับยูนิตบนหลังคาขนาดเล็กถึงขนาดกลางหรือยูนิตแพ็คเกจจำนวนมากที่มีการไหลเวียนของอากาศโดยรอบ
• ตัวแลกเปลี่ยนเปลือกและท่อระบายความร้อนด้วยน้ำ: การถ่ายเทความร้อนต่อรอยเท้าที่สูงขึ้น ใช้ในบริเวณที่มีน้ำเย็นหรือหอหล่อเย็นและในคอมเพรสเซอร์ห้องเครื่องขนาดใหญ่
• ตัวแลกเปลี่ยนชนิดแผ่น (ประสานหรือปะเก็น): กะทัดรัด มีประสิทธิภาพ และใช้งานในพื้นที่จำกัดหรือต้องการการถ่ายเทความร้อนของน้ำมัน/สารทำความเย็นอย่างรวดเร็ว
• ออยคูลเลอร์ในตัว: เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบปิดที่มีขนาดเล็กกว่าภายในแพ็คเกจคอมเพรสเซอร์ที่ใช้สำหรับการควบคุมอุณหภูมิน้ำมันหล่อลื่น

พารามิเตอร์การออกแบบหลักที่ต้องระบุ

เมื่อระบุเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของคอมเพรสเซอร์ คุณต้องบันทึกสภาวะการทำงานจริง ไม่ใช่เพียงความจุที่ระบุ พารามิเตอร์ที่สำคัญได้แก่ อัตราการไหลของสารทำความเย็น/น้ำมัน อุณหภูมิทางเข้า/ทางออก แรงดันตกที่ยอมรับได้ แรงดันใช้งานสูงสุด เคมีของของไหล (ความเข้ากันได้) ปัจจัยการเกิดตะกรัน และอุณหภูมิโดยรอบหรืออุณหภูมิของน้ำหล่อเย็น

ที่rmal variables and required information

ให้: ภาระความร้อนที่คาดหวัง (kW หรือ BTU/ชม.) จากคอมเพรสเซอร์ คุณสมบัติของของเหลวที่แหล่งกำเนิดและอ่างล้างจาน อุณหภูมิที่เข้าใกล้ที่อนุญาต (ΔTmin) และการทำงานชั่วคราวหรือไม่สม่ำเสมอใดๆ ที่จะส่งผลต่ออุณหภูมิและขนาดเฉลี่ย

ข้อกำหนดด้านกลไกและความสามารถในการให้บริการ

วัสดุที่จำเป็นของรัฐ (สแตนเลส ทองแดง เหล็กคาร์บอน) มาตรฐานหน้าแปลน การเข้าถึงเพื่อทำความสะอาด และไม่ว่าตัวแลกเปลี่ยนจะต้องเปลี่ยนได้หรือทำความสะอาดภาคสนามได้หรือไม่ สิ่งเหล่านี้ส่งผลต่อต้นทุนตลอดอายุการใช้งานและการหยุดทำงาน

ตัวอย่างการกำหนดขนาดในทางปฏิบัติ (จำเป็นต้องมีการไหลของน้ำหล่อเย็น)

ตัวอย่างนี้แสดงวิธีคำนวณอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นที่จำเป็นในการดูดซับความร้อนของคอมเพรสเซอร์ ใช้สมดุลพลังงาน Q = ṁ · c · ΔT โดยที่ Q คือหน้าที่ความร้อน (W) ṁ คือการไหลของมวล (kg/s) c คือความร้อนจำเพาะ (J/kg·K) และ ΔT คืออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นที่ยอมรับได้ (°C)

ตัวเลขตัวอย่าง: สมมติหน้าที่ความร้อนของคอมเพรสเซอร์ Q = 50,000 W (50 kW) ตัวกลางในการทำความเย็นคือน้ำที่มี c = 4184 J/kg·K และค่าที่อนุญาต ΔT = 10 °C

ขั้นตอนการคำนวณ:

• เริ่มต้นด้วย Q = ṁ · c · ΔT
• จัดเรียงใหม่: ṁ = Q / (c · ΔT)
• ตัวส่วนคำนวณ: c · ΔT = 4184 × 10 = 41,840 (J/kg)
• อัตราการไหลของมวลคำนวณ: ṁ = 50,000 / 41,840 กลับไปยัง 1.195 กิโลกรัม/วินาที
• แปลงเป็นอัตราการไหลตามปริมาตร (สำหรับน้ำ 1 กก. พรีเมี่ยม 1 ลิตร): 1.195 กก./วินาที พรีเมี่ยม 1.195 ลิตร/วินาที = 1.195 × 60 = 71.70 ลิตร/นาที
• ผลลัพธ์: ต้องใช้น้ำหล่อเย็นประมาณ 1.20 กิโลกรัม/วินาที (หรือ ~71.7 ลิตร/นาที) สำหรับภาระความร้อน 50 kW ที่เพิ่มขึ้น 10 °C

ตัวชี้วัดประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนที่จะประเมิน

เมื่อเปรียบเทียบตัวเลือกต่างๆ ให้ประเมินค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวม (U) พื้นที่ผิวที่ต้องการ (A) ผ่าน Q = U·A·LMTD แรงดันตกทั้งสองด้าน อุณหภูมิเข้าใกล้ (ระดับที่ของไหลเย็นจะเข้าใกล้ของไหลร้อนได้แค่ไหน) และความต้านทานการเปรอะเปื้อน โดยทั่วไปอุณหภูมิเข้าใกล้ที่ต่ำกว่าหมายถึงค่า A ที่มากขึ้นหรือค่า U ที่สูงกว่า

รายการตรวจสอบการคัดเลือกวิศวกรและผู้รับเหมา

• ยืนยันเส้นโค้งการปฏิเสธความร้อนของคอมเพรสเซอร์ตามจริงที่จุดการทำงานที่คาดหวัง แทนที่จะเป็นเพียงแผ่นป้ายชื่อเท่านั้น
• ระบุอุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตและขีดจำกัดอุณหภูมิน้ำมันที่กำหนดโดยผู้ผลิตคอมเพรสเซอร์
• จับคู่ประเภทเครื่องแลกเปลี่ยนกับสาธารณูปโภคที่มีอยู่ (อากาศกับน้ำ) รอยเท้า และระบอบการบำรุงรักษา
• ระบุขีดจำกัดแรงดันตกเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้คอมเพรสเซอร์อดอาหารหรือปั๊ม/พัดลมทำงานหนักเกินไป
• รวมค่าเผื่อการกัดกร่อนและความเข้ากันได้ของวัสดุสำหรับเคมีของสารทำความเย็น น้ำมัน และน้ำ
• ออกแบบให้มีปัจจัยการเปรอะเปื้อนเหมือนจริง และช่วยให้เข้าถึงการทำความสะอาดทางกลหรือทางเคมีได้

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการติดตั้งและการวางท่อ

ติดตั้งตัวแลกเปลี่ยนเพื่อการระบายน้ำที่ดี (ออยล์คูลเลอร์ต้องไม่ดักจับน้ำมัน) จัดให้มีวาล์วแยกและบายพาสสำหรับการทำความสะอาดและการบริการ รวมเครื่องมือวัดอุณหภูมิและความดันต้นน้ำและปลายน้ำสำหรับทั้งสองวงจรเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพ สำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนเพลท ให้ระบุวิธีการเปลี่ยนปะเก็นอย่างปลอดภัยหรือขั้นตอนการเปลี่ยนเพลทประสานไว้ในเอกสารประกอบ

การดำเนินงาน การตรวจสอบ และการบำรุงรักษา

การตรวจสอบเป็นประจำช่วยยืดอายุการใช้งานและรักษาประสิทธิภาพการทำงาน แนวทางปฏิบัติที่แนะนำ ได้แก่ การตรวจสอบด้วยภาพรายไตรมาส การตรวจสอบความแตกต่างของอุณหภูมิทุกเดือน การทำความสะอาดครีบด้านข้างของอากาศเป็นระยะๆ หรือการทำความสะอาดเชิงกล/เคมีของพื้นผิวริมน้ำ และการวิเคราะห์น้ำมันเพื่อตรวจจับอุณหภูมิที่สูงขึ้นหรือสารปนเปื้อนที่อาจเร่งให้เกิดการเปรอะเปื้อน

จุดตรวจติดตามประจำ

• บันทึกการปล่อยคอมเพรสเซอร์และอุณหภูมิน้ำมัน และเปรียบเทียบกับประสิทธิภาพพื้นฐาน
• ติดตามอุณหภูมิในการเข้าใกล้และสังเกตการเคลื่อนตัวอย่างต่อเนื่องที่บ่งบอกถึงการเปรอะเปื้อนหรือการเสื่อมสภาพของปั๊ม/พัดลม
• ตรวจสอบแรงดันตกคร่อมตัวแลกเปลี่ยนเพื่อตรวจจับการอุดตันหรือตะกรัน
• สำหรับระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ ให้ตรวจสอบคุณภาพน้ำ (ความกระด้าง, pH, การมีไบโอไซด์) เพื่อหลีกเลี่ยงการเปรอะเปื้อนอย่างรวดเร็ว

การแก้ไขปัญหาทั่วไป

อาการ สาเหตุที่เป็นไปได้ และขั้นตอนการดำเนินการแรก:

• อุณหภูมิจำหน่ายสูง: ตรวจสอบอัตราการไหลของความเย็น ความเปรอะเปื้อน การทำงานของพัดลม และระดับน้ำมัน สร้างการไหลและทำความสะอาดพื้นผิวอีกครั้ง
• ความดันลดลงอย่างรวดเร็วเพิ่มขึ้น: ตรวจสอบเศษ ตะกรัน หรือท่อที่ยุบ ทำความสะอาดหรือเปลี่ยนท่อตามความจำเป็น
• การปนเปื้อนของน้ำมันหรือการปนเปื้อนข้าม: ของเหลวทดสอบ หากเกิดการผสมระหว่างสารทำความเย็นกับน้ำมัน ให้ปฏิบัติตามขั้นตอนของผู้ผลิตและพิจารณาการเปลี่ยนตัวแลกเปลี่ยนหากสงสัยว่ามีการรั่วไหลภายใน
• การสั่นสะเทือนหรือเสียงรบกวน: ตรวจสอบการติดตั้งที่ปลอดภัย ตรวจสอบการสั่นสะเทือนที่เกิดจากการไหล และตรวจสอบให้แน่ใจว่าข้อต่อส่วนขยายอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสม

ข้อควรพิจารณาในการปรับปรุงและอัปเกรด

เมื่อทำการติดตั้งคอมเพรสเซอร์รุ่นเก่าใหม่ ให้พิจารณาเปลี่ยนเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยอากาศขนาดเล็กที่ไม่มีประสิทธิภาพด้วยชุดเพลตหรือท่อและท่อ หากพื้นที่และระบบสาธารณูปโภคเอื้ออำนวย การอัพเกรดที่ลดอุณหภูมิการเข้าใกล้หรือลดการใช้พลังงานของพัดลม/ปั๊มสามารถคืนทุนให้กับระบบขนาดใหญ่ได้อย่างรวดเร็ว ตรวจสอบความเข้ากันได้ทางกลและความเข้ากันได้ของสารทำความเย็น/น้ำมันเสมอเมื่อเปลี่ยนวัสดุหรือการกำหนดค่าตัวแลกเปลี่ยน

ตารางเปรียบเทียบ: คู่มือการตัดสินใจอย่างรวดเร็ว

สรุป — ขั้นตอนการปฏิบัติเพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

เพื่อประสิทธิภาพตัวแลกเปลี่ยนความร้อนของคอมเพรสเซอร์ที่เชื่อถือได้: รวบรวมข้อมูลการทำงานที่แม่นยำ เลือกประเภทตัวแลกเปลี่ยนให้ตรงกับสาธารณูปโภคและพื้นที่ ขนาดโดยใช้หน้าที่ความร้อนและ ΔT ที่อนุญาต ระบุวัสดุและปัจจัยการเปรอะเปื้อน จัดให้มีการทำความสะอาดและการตรวจสอบ และปฏิบัติตามตารางการบำรุงรักษาที่มีระเบียบวินัย ขั้นตอนเหล่านี้ช่วยลดเวลาหยุดทำงาน รักษาอายุการใช้งานของคอมเพรสเซอร์ และเพิ่มประสิทธิภาพโรงงาน HVAC โดยรวม