8 L/min の水を実行する射出成形金型冷却ループは、15 ℃でプロセスを出て、8 ℃で戻ります。必要な冷却能力は、8 x 7 / 14.3 として計算されて 3.92 kW です。 15% の安全マージンを追加すると、仕様は 4.5 kW になります。適切なサイズの産業用チラーはすべて、この正確な演算から始まり、同じ計算がレーザー冷却、反応器ジャケット、作動油回路、および押出バレル冷却に使用されます。
核となる公式: Q = V x ロー x c x dT
チラーの冷却能力は、チラーがプロセス流体から熱を除去する速度であり、キロワット (kW)、冷凍トン (TR)、または BTU/hr で表されます。同じ熱伝達方程式が、金型温度制御やレーザー電源から化学反応器ジャケットや作動油回路に至るまで、あらゆる用途に適用されます。
完全な式は、Q (kW) = V x rho x c x dT / 3600 です。V は体積流量、rho は流体密度、c は比熱容量、dT はプロセスに入る水と出る水の温度差です。水の場合、これは Q = V (L/min) x dT (℃) / 14.3 になります。インペリアル単位では、Q (BTU/時) = GPM x dT (°F) x 500。
| 変数 | 意味 | 共通ユニット |
| Q | 冷却能力 | kW または BTU/時 |
| V | 体積流量 | L/min または m3/h |
| rho | 流体密度 | kg/m3 |
| c | 比熱容量 | kJ/(kg・K) |
| dT | 温度差 | 摂氏または華氏 |
定義: チラーの冷却能力は、指定された流量および温度条件におけるプロセス流体からの熱抽出の合計速度です。常に電力値 (kW、TR、または BTU/時) として表され、温度だけで表されることはありません。
段階的な容量計算
以下の 5 つの手順により、あらゆるプロセス ループに対して信頼できる能力値が生成され、生産条件が変化するたびにこれらの手順を繰り返すことができます。
- プロセス流体を確認してください。水、グリコール混合物、油は密度と比熱値が異なるため、最終的な数値が変わります。
- 校正済みの流量計を使用してチラー戻りラインの流量を測定するか、動作圧力でのポンプ曲線から流量を読み取ります。
- 測定誤差の一貫性を保つために、同じプローブのペアを使用してプロセスに入る温度と出る温度を記録します。
- 簡略化した水の式を適用するか、流体が水でない場合は一般式を使用します。
- この結果に安全率 1.10 ～ 1.20 を乗じて機械を選定してください。
開口部の例を実行すると、7℃の温度差で 8 L/min の水が供給され、Q = 8 x 7 / 14.3 = 3.92 kW となります。 115% では、設計容量は 3.92 x 1.15 = 4.5 kW になります。この数値を、候補となる冷却装置の定格容量と比較します。
式自体よりも単元の規律の方が重要です。 L/min と °F、または GPM と °C を混合すると、安全係数が吸収できるよりも大きな誤差が生じます。すべてのステップに単位を書き込み、乗算する前に変換します。
無視できない熱負荷コンポーネント
プラントの総需要は、ほとんどの場合、プロセス熱のみよりも高くなります。ポンプとモーターのエネルギーは熱として水ループに入り、断熱されていない配管は空間に放射し、生産ラインは時間の経過とともに拡大する傾向があります。現実的な熱負荷推定値は次のように分類されます。
産業プロセス冷却ループにおける熱負荷コンポーネントの一般的な分割。
シフトや季節によって負荷が変化する場合は、平均ではなく最大持続負荷に合わせてサイズを決定します。負荷のタイプとプラントの状態が機械のアーキテクチャとどのように相互作用するかについては、 さまざまな冷却用途に合わせた産業用チラーユニットの選択ガイド .
推定ルール: 完全な測定がまだ不可能な場合は、プロセス熱を 0.75 で割ったものとして総熱負荷を推定します。この 1 つの乗数で、ポンプの熱、放射線、将来のマージンがカバーされます。
能力値からマシン選定まで
容量目標が決まると、主要な決定は計算から熱遮断アーキテクチャに移ります。全文を確認する 産業用チラーの製品範囲 まずは冷却方法で絞り込みます。
空冷チラーは熱を周囲の空気に直接放出するため、冷却塔や水処理ループは必要ありません。中小規模の負荷や、冷却水インフラのない現場に適しています。水冷チラーは、冷却塔を通して熱を排除し、継続的な高負荷下でも高い効率を維持し、既存の冷却水システムを備えたプラントに適合します。非常に大きな持続負荷の場合、スクリュータイプの機械はスクロールコンプレッサーやレシプロコンプレッサーよりも優れた性能を発揮します。
これらの区別は特定のマシンにマッピングされます。スペースが限られている工場でも、 常温極低温空冷ボックスチラー 自己完結型パッケージとして。冷却塔がすでに存在する場合、 常温極低温水冷ボックスチラー 定常運転時のコンプレッサーの仕事を軽減します。高トン数の連続運転の場合、 水冷スクリュー浸水チラー 長い動作ウィンドウにわたって安定した蒸発器性能を提供します。いずれの場合も、機械の定格容量は、ステップ 5 で設定したマージン分、計算された設計値を超える必要があります。
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| 熱遮断経路 | 周囲空気に直接 | 冷却塔の水ループを通過 |
| インストール | 自己完結型でよりシンプル | タワーと水処理が必要 |
| 部分負荷効率 | アンビエントが上昇すると低下します | 高負荷でも安定 |
| ベストフィット | 小型から中程度の負荷 | 大きな負荷または継続的な負荷 |
選択ルール: 公式定格条件でのマシンの定格容量を、実際の周囲温度での計算値と一致させてください。周囲温度 35 ℃ の冷却装置は、45 ℃ の工場室内では送水量が少なくなります。
よくあるサイズ設定の 5 つの間違い
ほとんどの容量エラーは、反復可能な障害の短いリストに遡り、それらを修正することで過小および過大なインストールの大部分を防ぐことができます。
- ポンプとモーターの熱は無視します。これにより、測定された負荷が 10 ～ 15% 増加する可能性があります。
- ピーク持続負荷ではなく平均負荷に合わせてサイジングします。
- 同じ式内でメートル単位とインペリアル単位を混在させる。
- プロセス拡張、熱交換器の汚れ、または将来のラインのためのマージンをスキップします。
- 計算されたkW値ではなく、床面積や配管サイズによって機械を選択します。
簡単な変換の事実: 1 kW = 3,412 BTU/時、1 TR = 12,000 BTU/時であるため、1 kW は約 0.284 TR に相当します。 50 kW の機械は約 14.2 トンの冷凍を提供します。
広い工場室では、コンプレッサーのアーキテクチャが決定の一部になります。私たちの 空冷スクリューチラーとターボ冷凍機の比較 各設計が資本コストを正当化する場合について説明します。
よくある質問
チラーの冷却能力の標準計算式は何ですか?
水の場合、Q (kW) = V (L/min) x dT (°C) / 14.3、または Q (BTU/hr) = GPM x dT (°F) x 500 (インペリアル単位)。あらゆる流体の一般式は、Q = V x rho x c x dT / 3600 です。
産業用チラーのサイズを決定する際には、どのような安全係数を適用する必要がありますか?
デフォルトのマージンとして 15% を使用します。プロセスが膨張する可能性がある場合、冷却水供給が温かい場合、または熱交換器が汚れやすい場合には、この値を 20% に増やします。実稼働に不可欠なシステムでは、10% を下回らないようにしてください。
キロワットを冷却量のトンに変換するにはどうすればよいですか?
キロワット単位の容量に 0.2843 を掛けると、冷却トン数が得られます。したがって、100 kW のチラーは約 28.4 TR を供給します。
正確な流量測定がなぜそれほど重要なのでしょうか?
流量と温度の差は直接増加するため、10% の流量誤差は 10% の容量誤差を生じます。校正済みの流量計または検証済みのポンプ曲線を使用して測定し、実際のプラントの圧力降下に対する読み取り値を確認します。
まだ値が不明ですか?測定した流量、入口温度と出口温度、流体の種類をメーカーに送信し、機械のサイズを決定する前に裏付けとなる計算を依頼してください。
