Чиллер для красильных машин: расчёт охлаждения ванн

Чиллер для красильного цеха охлаждает ванны красильных машин после высокотемпературного крашения: раствор нужно сбить с 98–130 °C до 60–70 °C за 20–40 минут, прежде чем слить и промыть ткань. Калькулятор посчитает холодопроизводительность по числу машин, объёму ванны, температурам и времени охлаждения и покажет расход воды 15/20 °C.

Откуда берётся тепло

• Красильный раствор. Главная нагрузка: ванна в 1000–3000 л воды с красителем остывает через встроенный теплообменник машины, и всё её тепло идёт в воду чиллера. Чем короче задано охлаждение, тем выше пиковая мощность.
• Ткань и корпус машины. Партия ткани 100–300 кг и стальной корпус остывают вместе с раствором; их теплоёмкость — около 10 % от воды ванны, и её закрывает запас.
• Одновременная работа. Машины цеха охлаждаются не все разом: в расчёте принято, что одновременно в охлаждении находится 70 % машин. Для цеха из одной-двух машин это допущение не работает — там считают каждую.
• Промывка и отделка. Холодная промывка, стабилизация трикотажа, сушильно-ширильные линии — отдельные потребители, которых калькулятор не включает.

Формула

Q_м = V × 4,19 × (t₁ − t₂) / (60 × τ)

Q_ц = Q_м × n × 0,7

Q = Q_ц × (1 + k)

• Q_м — мощность охлаждения одной машины, кВт;
• V — объём ванны, л; 4,19 — теплоёмкость воды, кДж/(кг·°C);
• t₁, t₂ — температура раствора до и после охлаждения, °C;
• τ — заданное время охлаждения, мин;
• n — число машин; 0,7 — доля машин, охлаждающихся одновременно;
• Q — холодопроизводительность чиллера, кВт; k — запас, в долях. Расход воды — при нагреве на 5 °C, вода 15/20 °C.

Вода 15 °C на теплообменники красильных машин — обычная практика: ниже не нужно, раствор всё равно сливают при 60–70 °C, а при такой уставке чиллер большую часть года работает на фрикулинге — экономию считают в расчёте экономии от фрикулинга. Сухая градирня для этой задачи не годится: летом она даёт воду 35–40 °C, и охлаждение ванны растягивается вдвое.

Пример расчёта

Четыре эжекторные машины по 1500 л, охлаждение с 98 до 60 °C за 30 минут, запас 15 %.

1. Одна машина: 1500 × 4,19 × (98 − 60) / (60 × 30) = 132,68 кВт, округлённо 132,7 кВт.
2. Цех одновременно: 132,68 × 4 × 0,7 = 371,51 кВт, округлённо 371,5 кВт.
3. Холодопроизводительность с запасом: 371,51 × 1,15 = 427,24 кВт, округлённо 427,2 кВт.
4. Расход воды 15/20 °C: 427,24 / (1,163 × 5) = 73,5 м³/ч.

Такой расход требует магистрали DN150 — диаметр считают в расчёте диаметра трубопровода, напор насоса — по справочнику о гидравлическом расчёте контура. Бак на 10–15 минут пика сглаживает совпадение циклов, его объём — в расчёте объёма бака-аккумулятора; для цеха с одной-двумя машинами бак обязателен, иначе чиллер стоит всё время, пока идёт крашение.

Типовые ошибки

• Считают по средней нагрузке смены. Средняя мощность цеха втрое ниже пиковой; чиллер по средней растягивает охлаждение, и машины ждут друг друга.
• Задают 10 минут «чтобы быстрее». Время охлаждения ограничено не чиллером, а тканью: быстрее 1,5–2 °C/мин полиэстер ложится складками. Мощность втрое выше нужной не ускорит цикл.
• Вода из скважины напрямую в теплообменники машин. Соли и песок забивают пластины; чиллер работает на замкнутом контуре, а требования к воде — в справочнике о воде для чиллера.
• Один чиллер без резерва на 500 кВт. Остановка чиллера останавливает цех; нагрузку делят на 2–3 машины по справочнику о модульном чиллере.