Penukar Haba Pemampat dalam HVAC — Reka Bentuk, Pemilihan & Penyelenggaraan

Peranan Penukar Haba Pemampat dalam sistem HVAC

The penukar haba pemampat (selalunya penyejuk minyak atau interstage/penyejuk gas bergantung pada jenis sistem) mengeluarkan haba yang dijana semasa pemampatan dan keadaan penyejuk dan minyak pelincir kepada suhu operasi yang selamat. Matlamat utamanya adalah untuk melindungi hayat pemampat, mengekalkan prestasi pelinciran, menstabilkan termodinamik penyejuk, dan mengekalkan suhu nyahcas sistem dalam had reka bentuk.

Jenis penukar haba pemampat biasa dan tempat ia digunakan

Memilih jenis yang betul bergantung pada kapasiti sistem, utiliti yang tersedia, jejak dan keadaan persekitaran. Berikut ialah jenis yang biasa digunakan dalam pemampat HVAC:

• Penukar tiub bersirip sejukan udara: Pilihan utiliti air rendah yang mudah digunakan pada banyak unit atas bumbung kecil hingga sederhana atau berbungkus di mana aliran udara ambien tersedia.
• Penukar cangkang dan tiub yang disejukkan dengan air: Pemindahan haba yang lebih tinggi setiap jejak; digunakan di mana air sejuk atau menara penyejuk tersedia dan dalam pemampat bilik mekanikal yang lebih besar.
• Penukar jenis plat (brazed atau gasket): Padat, cekap dan digunakan apabila ruang terhad atau pemindahan haba minyak/penyejuk yang cepat diperlukan.
• Penyejuk minyak bersepadu: Penukar yang lebih kecil dan bergandingan rapat di dalam pakej pemampat yang digunakan untuk kawalan suhu minyak pelincir.

Parameter reka bentuk utama untuk ditentukan

Apabila menentukan penukar haba pemampat anda mesti mendokumenkan keadaan operasi sebenar, bukan hanya kapasiti nominal. Parameter kritikal ialah kadar aliran bahan pendingin/minyak, suhu masuk/alur keluar, penurunan tekanan yang dibenarkan, tekanan kerja maksimum, kimia bendalir (keserasian), faktor pengotoran, dan suhu ambien atau air penyejuk.

Pembolehubah terma dan maklumat yang diperlukan

Sediakan: jangkaan beban haba (kW atau BTU/j) daripada pemampat, sumber dan sifat bendalir sink, suhu pendekatan yang dibenarkan (ΔTmin), dan sebarang operasi sementara atau terputus-putus yang akan menjejaskan suhu dan saiz purata.

Keperluan mekanikal dan kebolehkhidmatan

Nyatakan bahan yang diperlukan (keluli tahan karat, kuprum, keluli karbon), piawaian bebibir, akses untuk pembersihan dan sama ada penukar mesti boleh diganti atau dibersihkan di medan. Ini menjejaskan kos kitaran hayat dan masa henti.

Contoh saiz praktikal (aliran air penyejuk diperlukan)

Contoh ini menunjukkan cara mengira kadar aliran air penyejuk yang diperlukan untuk menyerap haba pemampat. Gunakan keseimbangan tenaga Q = ṁ · c · ΔT, dengan Q ialah kewajipan haba (W), ṁ ialah aliran jisim (kg/s), c ialah haba tentu (J/kg·K), dan ΔT ialah kenaikan suhu yang dibenarkan (°C).

Contoh nombor: andaikan tugas haba pemampat Q = 50,000 W (50 kW), medium penyejukan ialah air dengan c = 4184 J/kg·K, dan dibenarkan ΔT = 10 °C.

Langkah pengiraan:

• Mulakan dengan Q = ṁ · c · ΔT.
• Susun semula: ṁ = Q / (c · ΔT).
• Penyebut kira: c · ΔT = 4184 × 10 = 41,840 (J/kg).
• Kira aliran jisim: ṁ = 50,000 / 41,840 ≈ 1.195 kg/s.
• Tukar kepada aliran isipadu (untuk air, 1 kg ≈ 1 L): 1.195 kg/s ≈ 1.195 L/s = 1.195 × 60 = 71.70 L/min.
• Keputusan: kira-kira 1.20 kg/s (atau ~71.7 L/min) air penyejuk diperlukan untuk beban haba 50 kW dengan kenaikan 10 °C.

Metrik prestasi penukar haba untuk dinilai

Apabila membandingkan pilihan, nilai keseluruhan pekali pemindahan haba (U), luas permukaan yang diperlukan (A) melalui Q = U·A·LMTD, penurunan tekanan pada kedua-dua belah, mendekati suhu (sejauh mana bendalir sejuk boleh sampai kepada bendalir panas), dan rintangan kekotoran. Suhu pendekatan yang lebih rendah secara amnya bermakna A yang lebih besar atau U yang lebih tinggi.

Senarai semak pemilihan untuk jurutera dan kontraktor

• Sahkan keluk penolakan haba pemampat sebenar pada titik operasi yang dijangkakan dan bukannya papan nama sahaja.
• Tentukan suhu pelepasan maksimum yang dibenarkan dan had suhu minyak yang ditetapkan oleh pengeluar pemampat.
• Padankan jenis penukar dengan utiliti yang tersedia (udara vs air), jejak dan rejim penyelenggaraan.
• Tentukan had penurunan tekanan untuk mengelakkan pemampat kelaparan atau pam/kipas yang terlalu muatan.
• Sertakan elaun kakisan dan keserasian bahan untuk bahan penyejuk, minyak dan kimia air.
• Reka bentuk untuk faktor kekotoran yang realistik dan sediakan akses untuk pembersihan mekanikal atau kimia.

Amalan terbaik pemasangan dan paip

Pasang penukar untuk pengaliran yang baik (penyejuk minyak tidak boleh memerangkap minyak). Sediakan injap pengasingan dan pintasan untuk pembersihan dan servis. Sertakan instrumentasi suhu dan tekanan di hulu dan hilir untuk kedua-dua litar untuk memantau prestasi. Untuk penukar plat, sertakan kaedah penggantian gasket selamat atau prosedur penggantian plat brazed dalam dokumentasi.

Operasi, pemantauan, dan penyelenggaraan

Pemeriksaan berkala memanjangkan hayat dan mengekalkan prestasi. Amalan yang disyorkan termasuk pemeriksaan visual suku tahunan, pemantauan bulanan perbezaan suhu, pembersihan berkala sirip sisi udara atau pembersihan mekanikal/kimia permukaan sisi air, dan analisis minyak untuk mengesan suhu tinggi atau bahan cemar yang boleh mempercepatkan kekotoran.

Titik pemantauan rutin

• Catatkan nyahcas pemampat dan suhu minyak dan bandingkan dengan prestasi garis dasar.
• Jejaki suhu pendekatan dan perhatikan sebarang hanyutan stabil yang menunjukkan kekotoran atau degradasi pam/kipas.
• Pantau penurunan tekanan merentasi penukar untuk mengesan penyumbatan atau skala.
• Untuk sistem penyejukan air, pantau kualiti air (kekerasan, pH, kehadiran biosid) untuk mengelakkan kekotoran cepat.

Menyelesaikan masalah biasa

Gejala, kemungkinan punca dan langkah tindakan pertama:

• Suhu pelepasan tinggi: Periksa kadar aliran penyejukan, kekotoran, operasi kipas dan paras minyak. Tetapkan semula aliran dan permukaan bersih.
• Peningkatan penurunan tekanan yang cepat: Periksa serpihan, penskalaan atau tiub runtuh; lakukan pembersihan atau penggantian tiub mengikut keperluan.
• Pencemaran minyak atau pencemaran silang: Uji cecair; jika pencampuran minyak penyejuk berlaku, ikuti prosedur pengilang dan pertimbangkan penggantian penukar jika kebocoran dalaman disyaki.
• Getaran atau bunyi: Sahkan pemasangan selamat, periksa getaran yang disebabkan oleh aliran, dan pastikan sambungan pengembangan yang betul dipasang.

Pertimbangan semula dan naik taraf

Apabila memasang semula pemampat lama, pertimbangkan untuk menggantikan penukar penyejuk udara yang kecil dan tidak cekap dengan unit plat atau cangkang dan tiub jika ruang dan utiliti membenarkan. Peningkatan yang mengurangkan suhu mendekati atau mengurangkan penggunaan tenaga kipas/pam boleh membayar balik dengan cepat pada sistem yang besar. Sentiasa sahkan keserasian mekanikal dan keserasian penyejuk/minyak apabila menukar bahan atau konfigurasi penukar.

Jadual perbandingan: panduan keputusan pantas

Ringkasan — langkah praktikal untuk hasil terbaik

Untuk prestasi penukar haba pemampat yang boleh dipercayai: kumpulkan data operasi yang tepat, pilih jenis penukar untuk dipadankan dengan utiliti dan ruang, saiz menggunakan duti haba dan ΔT yang dibenarkan, nyatakan bahan dan faktor kekotoran, sediakan pembersihan dan pemantauan, dan ikut jadual penyelenggaraan yang berdisiplin. Langkah-langkah ini mengurangkan masa henti, mengekalkan hayat pemampat dan mengoptimumkan kecekapan loji HVAC keseluruhan.