Чиллер для УФ-отверждения: расчёт охлаждения ламп и светодиодов

Чиллер для УФ-отверждения считают по электрической мощности ламп и светодиодных модулей: у светодиодных УФ-систем 60–75 % потребляемой мощности становится теплом кристаллов и уходит в воду, у ртутных ламп вода охлаждает рефлектор и снимает 25–35 %. Калькулятор посчитает холодопроизводительность по числу и мощности модулей и их типу и покажет расход воды.

Расчёт чиллера для УФ-отверждения

Число модулей Мощность модуля, кВт

Источник Светодиодный модуль — в воду 70 % Ртутная лампа с водяным рефлектором — 30 %

Температура воды, °C Запас 10 % 15 % 20 %

Выносной конденсатор

Вода 20 °C теплее, чем у серийных чиллеров (от 5 до 15 °C): нужен индивидуальный подбор.

Требуемый чиллер

9,7

кВт

Модули, кВт

8,40

Расход воды, м³/ч

1,66

Температура воды, °C

20

Запросить подбор на 9,7 кВт

Письмо производителю xiron.ru с параметрами расчёта

Откуда берётся тепло

• Светодиодные модули. КПД УФ-светодиодов 25–40 %: в излучение уходит треть, остальное греет кристаллы на водоохлаждаемой плите. Температуру плиты держат при 20–30 °C, при перегреве светодиоды теряют мощность и ресурс.
• Ртутные и галогенидные лампы. Лампа излучает во все стороны, и водяная рубашка рефлектора и корпуса снимает ту часть, что не ушла в изделие и не унесена воздухом обдува. Остальное отводит вытяжка.
• Блоки питания и драйверы. Потери источников питания 5–10 % мощности; они обычно охлаждаются воздухом, а при водяном охлаждении их добавляют к нагрузке.
• Изделие и лента. Поглощённое излучение греет краску, лак и подложку; это тепло уходит с изделием и в воздух цеха, чиллеру оно не достаётся.

УФ-сушки стоят на печатных и лакировальных машинах: другие водяные контуры такой машины — валы увлажнения и термостаты — считают в задаче о чиллере для печатной машины.

Формула

Q_м = n × P × k_в

Q = Q_м × (1 + k / 100)

G = Q / (1,163 × 5)

n — число модулей или ламп на одном чиллере; P — электрическая мощность одного модуля, кВт; k_в — доля мощности, уходящая в воду, по таблице; Q_м — нагрузка от модулей, кВт; k — запас, %; Q — холодопроизводительность чиллера, кВт; G — расход воды, м³/ч, при нагреве на 5 °C, как в расчёте мощности по расходу и температурам. Если модули работают не всё время, мощность умножают на долю времени работы, как для сварки или лазера.

Воду для светодиодных модулей держат при 20–30 °C: холоднее 20 °C на плите выпадает конденсат, а производители задают диапазон в паспорте. Такая вода теплее серийного ряда, и чиллер подбирают индивидуально, с точностью ±1 °C; точку росы в цехе считают в расчёте теплоизоляции трубопроводов.

Пример расчёта

Четыре светодиодных УФ-модуля по 3 кВт на печатной машине, вода 20 °C, запас 15 %.

1. Нагрузка от модулей: 4 × 3 × 0,7 = 8,40 кВт.
2. Холодопроизводительность: 8,40 × 1,15 = 9,66 кВт, округлённо 9,7 кВт.
3. Расход воды: 9,66 / (1,163 × 5) = 1,66 м³/ч.

Как выглядит установка на 9,7 кВт — компрессоры, потребление, расход воды, габариты и масса — показано на странице чиллера 10 кВт; температуру воды 20 °C там задают свою.

Типовые ошибки

• Считать светодиоды по мощности излучения. Паспортные 20 Вт/см² — это излучение, а электрическая мощность модуля в два-три раза больше, и именно её большая часть идёт в воду. Чиллер по излучению вдвое меньше нужного.
• Холодная вода на модули. Вода 7–12 °C от общего контура цеха даёт конденсат на плите и оптике. Нужную температуру получают подмесом обратки по расчёту температуры смешения или отдельным чиллером.
• Водопроводная вода в модулях. Каналы плиты узкие, соли и ржавчина их забивают, и кристаллы перегреваются при исправном чиллере. Контур заправляют по справочнику о воде для чиллера.
• Чиллер без запаса воды на пуски. Модули включаются и гаснут с каждым листом или заданием, и компрессор без бака работает рывками. Объём контура проверяют по расчёту бака-аккумулятора.