Системы охлаждения помогают стабилизировать температуру в различных отраслях, включая производство, центры обработки данных, автомобильную промышленность и системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). Если температура слишком высокая, это может привести к повреждению систем, снижению эксплуатационной эффективности и созданию рисков для безопасности. Системы охлаждения используют теплообменники — основные компоненты системы, которые передают избыточное тепло от одной среды к другой, позволяя системе достигать своих целей охлаждения. Компания LIATEM, специализирующаяся на решениях в области теплового управления, разрабатывает и производит высококачественные теплообменники, подходящие для различных систем охлаждения. Для руководителей объектов, инженеров и компаний понимание функций теплообменника в системе охлаждения позволяет повысить эффективность охлаждения, снизить энергопотребление системы и продлить срок службы оборудования. В этой статье освещаются основные функции теплообменника в системах охлаждения и его практическая ценность в различных областях применения.
Главной функцией теплообменника в системах охлаждения является обеспечение эффективной передачи тепла между двумя или более телами с различными температурами.
Каждая система охлаждения включает в себя элемент, который необходимо охладить, и элемент, поглощающий тепло. Охлаждающая жидкость для устройств, выделяющих тепло, моторное масло и тёплый воздух внутри помещения являются «горячими средами», которые нуждаются в охлаждении, тогда как охлаждающая вода, хладагент и холодный наружный воздух — это «холодные среды», поглощающие тепло. Теплообменник использует металлические пластины, трубы или ребра в качестве специализированных контактных поверхностей, обеспечивая передачу тепла между горячими и холодными средами без их прямого смешивания. Рассмотрим систему охлаждения центра обработки данных. В данном случае теплообменник передаёт тепло от охлаждающей жидкости сервера к циркулирующей охлаждающей воде. Жидкость возвращается обратно к серверу для поглощения тепла, и цикл жидкостного охлаждения продолжается непрерывно. Теплообменники LIATEM используют оптимальные конструктивные решения, включая усовершенствованные рёбра теплопередачи и каналы с турбулентным потоком, что расширяет диапазон теплопередачи. Такие конструкции значительно снижают необходимую площадь теплопередачи, позволяя системе охлаждения быстро снижать температуру горячей среды до требуемого диапазона. Эффективная способность теплообменника передавать тепло делает его наиболее важным компонентом в системах охлаждения.
В некоторых системах, например, хладагент в системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха является токсичным и легковоспламеняющимся, а система охлаждения автомобиля содержит охлаждающую жидкость двигателя, в состав которой входят ингибиторы коррозии; горячую и холодную среды необходимо разделять.
Теплообменник разделяет различные среды, передавая тепло для обеспечения безопасности системы и чистоты сред. Конструкция теплообменников, таких как герметичные трубные пучки и пластинчатые зазоры, создает физический барьер между горячими и холодными потоками. Они проходят по отдельным каналам, и тепло обменивается только через стенки без какого-либо смешивания. Такое разделение предотвращает взаимное загрязнение. Например, на химическом заводе система охлаждения теплообменника не допускает смешивания агрессивного хладагента с питьевой водой, предотвращая коррозию и загрязнение. LIATEM использует высокогерметичные материалы, чтобы избежать смешивания сред. Материалы, такие как уплотнения из EPDM и сварные соединения труб, обеспечивают разделение даже при высоких температурах и давлениях. Разделение сред необходимо для обеспечения надежности и безопасности систем охлаждения.
Системе охлаждения требуется теплообменник для поддержания энергоэффективности системы, поскольку он оптимизирует передачу тепла. В системе жидкостного охлаждения насос используется для циркуляции воды, а вентилятор — для циркуляции воздуха; оба компонента потребляют значительное количество энергии.
Использование передовых технологий нагрева минимизирует потребление энергии при максимальной эффективности теплопередачи. Пластинчатые теплообменники LIATEM обеспечивают на 30–50 % лучшие коэффициенты теплопередачи. В одинаковых условиях охлаждения высокоэффективные теплообменники используют более низкие расходы хладагентов, таких как вода, хладагенты и даже лёд. Снижение расхода хладагентов приводит к уменьшению энергопотребления водяных насосов, компрессоров льдогенераторов и компрессоров холодильных установок. Другие теплообменники и регенеративные теплообменники также осуществляют охлаждение и рекуперацию тепла. В системе охлаждения на производстве теплообменники охлаждали и рекуперировали тепло от вытяжного внутреннего воздуха, предварительно нагревая свежий воздух для снижения нагрузки на системы кондиционирования. Передача тепла от системы охлаждения повышает эффективность систем, снижает затраты на энергию и помогает достичь целей по энергосбережению в соответствии с требованиями по снижению выбросов углерода.
Различия и уникальность каждого сценария и отрасли требуют различных требований к системам охлаждения. К ним могут относиться различные температуры охлаждения (от минус 20 до 300 градусов), типы сред (жидкость, газ и твердые вещества), а также другие климатические условия (высокая влажность и высокая коррозионная активность), в которых будут использоваться теплообменники.
LIATEM предлагает различные теплообменники для удовлетворения множества потребностей в охлаждении. Теплообменники типа «труба в трубе» подходят для систем охлаждения с высокой температурой и давлением, например, для охлаждения пара на электростанциях, а пластинчатые теплообменники — для низкотемпературного жидкостно-жидкостного охлаждения (например, в пищевой и напитковой промышленности). Оребренные трубные теплообменники предназначены для теплообмена между газом и жидкостью, как в автомобильных радиаторах. Для агрессивных сред, таких как морские системы охлаждения, теплообменники LIATEM изготавливаются из более долговечных коррозионностойких материалов, таких как титановые сплавы и хастеллой. Благодаря своей универсальности, теплообменники LIATEM используются практически во всех системах охлаждения — от небольших бытовых кондиционеров до крупных промышленных градирен. Это делает теплообменники универсальными компонентами для повышения эффективности теплового управления.
Теплообменник стабилизирует работу систем охлаждения для защиты оборудования от повреждений. Резкие изменения тепловой нагрузки, например увеличение выделения тепла серверами в центрах обработки данных или изменение частоты вращения двигателя в автомобильных системах охлаждения, вызывают нестабильность в системах охлаждения. Это приводит к колебаниям температуры и повреждению оборудования. Теплообменник стабилизирует системы охлаждения путем регулирования теплообменной способности системы в ответ на изменения тепловой нагрузки.
Несколько моделей теплообменников, таких как регулируемый пластинчатый теплообменник LIATEM, оснащены клапанами регулирования потока или вентиляторами с переменной скоростью. По мере увеличения тепловой нагрузки теплообменник повышает расход холодной жидкости или увеличивает подачу воздуха в теплообменник для улучшения передачи тепла. Напротив, при снижении тепловой нагрузки расход холодной жидкости уменьшается, чтобы предотвратить чрезмерное охлаждение и сэкономить энергию. Кроме того, буферный эффект теплообменника препятствует прямому попаданию холодной жидкости на нагревающиеся части оборудования, тем самым уменьшая негативное воздействие резких перепадов температуры. Например, в системах охлаждения аккумуляторов транспортных средств на новой энергии современные теплообменники постепенно снижают температуру аккумулятора, избегая резких изменений температуры элементов. Эта стабилизирующая функция теплообменника защищает выделяющее тепло оборудование; если системы охлаждения поддерживают стабильную работу в безопасном диапазоне температур, срок службы оборудования значительно увеличивается.
По мере роста важности защиты окружающей среды возрастает и требование к сокращению воздействия систем охлаждения на окружающую среду. Теплообменники способствуют экологическому охлаждению многими способами.
Прежде всего, высокоэффективный теплообменник снижает потребление энергии, что, в свою очередь, уменьшает выбросы углерода, возникающие при производстве электроэнергии. Например, высокоэффективный теплообменник LIATEM помогает центру обработки данных сократить ежегодные выбросы углекислого газа на 15–25% по сравнению со старыми традиционными системами. Во-вторых, испарительные теплообменники могут использовать в качестве хладагента воздух или воду, и поэтому не требуют применения разрушающих озоновый слой хладагентов, таких как ХФУ. В-третьих, функция рекуперации тепла в теплообменнике позволяет использовать избыточное тепло для процессов отопления, что дополнительно снижает потребность в других источниках энергии, а также уменьшает количество тепловых отходов, которые в противном случае выбрасывались бы в атмосферу. Теплообменники LIATEM также используют экологически чистые материалы в производстве, такие как покрытия без свинца и другие перерабатываемые металлы, что способствует защите окружающей среды. Снижая вред окружающей среде, теплообменник обеспечивает системам охлаждения желаемые «зелёные» эксплуатационные возможности и соответствует экологическим нормам, установленным многими правительствами и отраслями.
Горячие новости
EN
