Чиллер для охлаждённой морской воды RSW: расчёт танка

Чиллер для охлаждённой морской воды (RSW) рассчитывают по массе рыбы и объёму воды в танке, которые нужно за несколько часов охладить с температуры улова до −1 °C. Калькулятор считает холодопроизводительность по рыбе, воде, температурам и времени охлаждения, прибавляет насосы и теплопритоки и показывает температуру гликоля для титанового теплообменника.

Откуда берётся тепло

• Рыба. Улов попадает в танк с температурой воды за бортом или палубы и должен остыть до −1 °C за два-четыре часа, пока не началась порча; теплоёмкость рыбы около 3,4 кДж/(кг·°C).
• Морская вода. Танк заполняют забортной водой, и её нужно охладить вместе с рыбой; воды в танке по массе обычно больше, чем рыбы, поэтому её тепло — главная нагрузка.
• Насосы и притоки. Циркуляционный насос гоняет воду через теплообменник и греет её, а корпус танка принимает тепло из трюма или с палубы.

Насосы и теплопритоки калькулятор учитывает надбавкой 10 %. Солёная вода замерзает при −2 °C, и её держат на −1…0 °C, поэтому гликоль на выходе чиллера −5 °C — об исполнении для такого режима справочник о низкотемпературном гликолевом чиллере.

Формула

Q_р = M × 1000 × c_р × (t₁ − t₂) / (3600 × τ)

Q_в = V × 4090 × (t₁ − t₂) / (3600 × τ)

Q = (Q_р + Q_в) × 1,1 × (1 + k)

• Q_р — тепло рыбы, кВт; M — масса рыбы в танке, т; c_р — теплоёмкость рыбы, 3,4 кДж/(кг·°C).
• Q_в — тепло морской воды, кВт; V — объём воды в танке, м³; 4090 — теплоёмкость кубометра морской воды, кДж/(м³·°C): плотность 1025 кг/м³ × 3,99 кДж/(кг·°C).
• t₁, t₂ — температура в начале и в конце охлаждения, °C; τ — время охлаждения, ч; 1,1 — надбавка на насосы и притоки; k — запас, доля.

Для живой рыбы температуру снижают медленно и не ниже 4 °C: тогда гликоль около 0 °C, и подбор похож на чиллер для аквариума и океанариума.

Пример расчёта

Танк на 10 т рыбы и 20 м³ морской воды, охлаждение с 15 до −1 °C за 4 ч, запас 15 %.

1. Тепло рыбы: Q_р = 10 × 1000 × 3,4 × 16 / (3600 × 4) = 544 000 / 14 400 = 37,78 кВт.
2. Тепло воды: Q_в = 20 × 4090 × 16 / 14 400 = 1 308 800 / 14 400 = 90,89 кВт.
3. Насосы и притоки: (37,78 + 90,89) × 0,1 = 12,87 кВт.
4. С запасом: Q = (37,78 + 90,89 + 12,87) × 1,15 = 162,76 кВт, округлённо 162,8 кВт.
5. Гликоль: −1 − 4 = −5 °C.

Типовые ошибки

• Считать только рыбу. Вода в танке весит вдвое больше улова и даёт больше двух третей нагрузки; чиллер по одной рыбе не охладит танк и за смену.
• Морская вода в испарителе чиллера. Хлориды разъедают медь и нержавеющую сталь обычных теплообменников за сезон; нужен титановый пластинчатый аппарат, как описано в справочнике о пластинчатом теплообменнике, а чиллер — на гликоле.
• Гликоль без запаса по замерзанию. При гликоле −5 °C раствор нужен на −15 °C и ниже, иначе на пластинах у выхода он схватится; концентрацию даёт расчёт концентрации гликоля.
• Не учесть второй танк. Если улов идёт в два танка подряд, второй охлаждается, пока первый держит температуру; нагрузки складывают, а между рейсами чиллер работает на глазировку — задача о чиллере для глазирования рыбы.

Если рыбу после охлаждения перегружают в камеру, её считают по задаче о чиллере для холодильной камеры.