Комплексное оснащение литьевых производств
info@polymermax.ru+7 (985) 120-28-35

Расчёт чиллера по расходу воды и перепаду температур

Как определить тепловую нагрузку контура охлаждения и какие условия нужны для выбора чиллера.

Чиллер — это холодильная машина, которая охлаждает воду (или антифриз) и подаёт её на пресс-формы, гидравлику ТПА и другое оборудование. Если чиллер подобран неправильно — форма не остывает, цикл растягивается, брак растёт. Разберём, как рассчитать чиллер по расходу воды.

Что такое чиллер и зачем он нужен

Чиллер (chiller) — устройство, которое отбирает тепло у воды и сбрасывает его в окружающую среду через конденсатор.

Зачем нужен на производстве:

  • Охлаждение пресс-форм — стабилизирует цикл, снижает коробление.

  • Охлаждение гидравлики ТПА — масло не перегревается, насос работает стабильно.

  • Охлаждение периферии — загрузчики, сушилки, компрессоры.

  • Технологическое охлаждение — другие процессы, где нужна вода определённой температуры.

Что важно: чиллер — это не «поставил и работает». Его надо подобрать по холодопроизводительности и расходу воды. Иначе он либо не тянет, либо работает вхолостую.

Основные параметры чиллера

Прежде чем считать, разберёмся с терминами.

Параметр Обозначение Единица Что означает
Холодопроизводительность Q кВт Сколько тепла чиллер отводит в час
Расход воды G л/мин или м³/ч Сколько воды проходит через чиллер
Температура воды на входе T₁ °C Вода из контура (обратка)
Температура воды на выходе T₂ °C Вода, которую чиллер подаёт
Разница температур ΔT °C T₁ − T₂
Теплоёмкость воды c кДж/(кг·°C) 4,18 для воды
Плотность воды ρ кг/м³ 1000 для воды

Формула связи:

Q = G × ρ × c × ΔT / 3600

Где Q — в кВт, G — в м³/ч.

Упрощённая формула для воды:

Q (кВт) = G (м³/ч) × ΔT (°C) × 1,163

Или:

Q (кВт) = G (л/мин) × ΔT (°C) / 14,3

Запомните: 1,163 — это магическое число для воды. Оно связывает расход, разницу температур и мощность.

Обратный расчёт: какой расход нужен

Если вы знаете холодопроизводительность, можно найти расход:

G (м³/ч) = Q (кВт) / (ΔT × 1,163)

Пример: чиллер 20 кВт, ΔT = 5 °C.
G = 20 / (5 × 1,163) = 3,44 м³/ч = 57 л/мин.

Это и есть «расчёт чиллера по расходу воды» — связать мощность, расход и разницу температур.

Как определить холодопроизводительность

Главный вопрос: сколько тепла нужно отвести?

Для охлаждения пресс-форм

Формула:

Q = m × c × ΔT / t

Где:

  • m — масса материала в форме (кг);

  • c — теплоёмкость полимера (кДж/(кг·°C));

  • ΔT — разница между температурой расплава и температурой изделия на выходе;

  • t — время цикла (сек).

Пример: изделие из ПП, масса 100 г, температура расплава 230 °C, изделие выходит при 60 °C, цикл 20 сек.

  • m = 0,1 кг

  • c (ПП) ≈ 2,0 кДж/(кг·°C)

  • ΔT = 230 − 60 = 170 °C

  • t = 20 сек

Q = 0,1 × 2,0 × 170 / 20 = 1,7 кВт на одно гнездо.

Оценка «0,3–0,5 кВт холода на 1 кг/ч материала» не является универсальным правилом подбора: она может существенно завысить или занизить нагрузку. Расчёт ведём по тепловому балансу материала, фактической производительности, охлаждению формы, гидравлики и другим подключённым потребителям. Итог сверяем с условиями, при которых заявлена холодопроизводительность чиллера.

Для охлаждения гидравлики ТПА

Практическое правило: 20–30% от мощности привода ТПА.

Пример: ТПА с приводом 30 кВт → нужно 6–9 кВт холода.

Для охлаждения периферии

Смотрите паспорт оборудования. Обычно:

  • Сушилка — 1–3 кВт.

  • Загрузчик — 0,5–1 кВт.

  • Компрессор — 5–15 кВт.

Пошаговый расчёт чиллера

Вот алгоритм, по которому подбирают чиллер.

Шаг 1. Собрать данные

  • Сколько ТПА, какая мощность привода.

  • Сколько форм, какие материалы, какой цикл.

  • Какая периферия.

  • Температура воды, которую надо получить.

Шаг 2. Посчитать холодопроизводительность по каждому потребителю

  • Формы: по массе материала.

  • Гидравлика: 20–30% от привода ТПА.

  • Периферия: по паспортам.

Шаг 3. Сложить и добавить запас

  • Суммарная Q × 1,15–1,25 (запас 15–25%).

Шаг 4. Определить требуемую разницу температур ΔT

  • Стандарт: 5 °C (вход 12 °C, выход 7 °C).

  • Для прецизионного литья: 3 °C.

  • Для общего охлаждения: 8–10 °C.

Шаг 5. Рассчитать расход

  • G = Q / (ΔT × 1,163).

Шаг 6. Подобрать чиллер

  • По холодопроизводительности и расходу.

  • С учётом температуры окружающей среды.

  • С учётом типа: воздушный или водяной конденсатор.

Пример расчёта

Дано:

  • 3 ТПА с приводом 22 кВт каждый.

  • 2 формы: ПП, 150 г, цикл 25 сек; ПК, 200 г, цикл 30 сек.

  • Периферия: сушилка 3 кВт, загрузчик 1 кВт.

  • ΔT = 5 °C.

Шаг 1. Формы

  • ПП: 0,15 × 2,0 × 170 / 25 = 2,04 кВт.

  • ПК: 0,2 × 1,2 × 250 / 30 = 2,0 кВт.

  • Итого по формам: 4,04 кВт.

Шаг 2. Гидравлика

  • 3 ТПА × 22 кВт × 0,25 = 16,5 кВт.

Шаг 3. Периферия

  • 3 + 1 = 4 кВт.

Шаг 4. Итого

  • Q = 4,04 + 16,5 + 4 = 24,54 кВт.

  • С запасом 20%: Q = 29,4 кВт.

Шаг 5. Расход

  • G = 29,4 / (5 × 1,163) = 5,05 м³/ч = 84 л/мин.

Шаг 6. Подбор

  • Чиллер на 30 кВт с расходом 5 м³/ч.

Типы чиллеров

По типу конденсатора

Воздушные (air-cooled)

  • Охлаждение воздухом через вентилятор.

  • Проще, дешевле, не нужна вода.

  • Плюс: мобильность.

  • Минус: зависит от температуры воздуха в цеху.

Водяные (water-cooled)

  • Охлаждение водой из градирни или чиллера.

  • Компактнее, мощнее.

  • Плюс: стабильная работа.

  • Минус: нужна вода, градирня, обслуживание.

По температуре

Стандартные (7/12 °C) — для пресс-форм, гидравлики.
Низкотемпературные (−5/+5 °C) — для специальных задач.
Высокотемпературные (15/20 °C) — для комфортного охлаждения.

Что учитывать при подборе

1. Температура окружающей среды
Воздушный чиллер при 35 °C в цеху работает хуже, чем при 25 °C. Берите запас.

2. Тип теплоносителя
Вода — стандарт. Антифриз — если работаете при низких температурах или в холодном цеху.

3. Длина контура
Длинные шланги — потери. Учитывайте при расчёте расхода.

4. Количество потребителей
Если ТПА много — нужен коллектор и правильная разводка.

5. Резерв
Если один чиллер — риск остановки. Лучше два по 60% или один с запасом 30%.

6. Автоматика
ПИД-регулирование, защита от перегрева, датчики давления — обязательно.

Частые ошибки

1. Подбор «на глаз»
«У нас 3 ТПА — дайте чиллер на 30 кВт». Без расчёта — либо переплата, либо брак.

2. Не учитывать гидравлику ТПА
Она даёт больше тепла, чем формы. Забыть про неё — чиллер не потянет.

3. Игнорировать ΔT
Разные ΔT дают разный расход при одной мощности. Считайте точно.

4. Брать чиллер без запаса
Работа на пределе = быстрый износ, отказы, брак.

5. Не учитывать температуру воздуха
Воздушный чиллер при 35 °C теряет 15–20% мощности. Запас обязателен.

6. Ставить чиллер далеко от потребителей
Длинные шланги — потери холода. Ставьте ближе.

7. Экономить на насосе
Слабый насос — недостаточный расход. Чиллер работает, а форма не остывает.

Обслуживание чиллера

Чтобы чиллер работал долго:

  • Периодичность очистки конденсатора назначаем по руководству чиллера, запылённости помещения и фактическому состоянию теплообменника. Загрязнение контролируем при обслуживании; одинаковый календарный интервал не подходит для всех производственных условий.
  • Проверять фреон раз в год.

  • Водяные фильтры обслуживаем и заменяем по инструкции, загрязнению, перепаду давления и состоянию теплоносителя. Для плана обслуживания учитываем качество воды, нагрузку и конструкцию контура, а не только календарный срок.
  • Контролировать температуру и давление.

  • Следить за насосом — не шумит ли, не греется ли.

Признаки проблемы:

  • Чиллер не держит температуру.

  • Растёт давление в контуре.

  • Компрессор работает без остановки.

  • Появился шум или вибрация.

Частые вопросы

Какой чиллер нужен для одного ТПА 50 тонн?
Привод ~11 кВт. Гидравлика — 2,5–3 кВт. Формы — 1–2 кВт. Итого 4–5 кВт. С запасом — 6 кВт.

Как рассчитать расход воды через чиллер?
G = Q / (ΔT × 1,163). Пример: 10 кВт, ΔT 5 °C → 1,72 м³/ч.

Что такое ΔT и какое брать?
Разница температур между входом и выходом воды из чиллера. Стандарт — 5 °C. Для прецизионного литья — 3 °C.

Воздушный или водяной чиллер?
Воздушный — проще и дешевле, но зависит от температуры воздуха. Водяной — стабильнее, но нужна вода.

Можно ли использовать один чиллер на несколько ТПА?
Да. Считайте суммарную нагрузку, добавляйте запас, ставьте коллектор.

Чем отличается чиллер от термостата?
Чиллер только охлаждает. Термостат — и греет, и охлаждает. Для пресс-форм часто нужен термостат, а не чиллер.

Как часто менять фреон?
Фреон не расходуется. Если уходит — есть утечка. Проверяйте систему.

Что делать, если чиллер не тянет?
Проверьте: загрязнён конденсатор, мало фреона, слабый насос, завышенная нагрузка. Или чиллер просто подобран неправильно.

Итог

Расчёт чиллера по расходу воды — это связка трёх параметров:

  • Холодопроизводительность (Q) — сколько тепла надо отвести.

  • Расход (G) — сколько воды проходит через чиллер.

  • Разница температур (ΔT) — насколько вода нагревается в контуре.

Формула: Q = G × ΔT × 1,163 (для воды).

Алгоритм подбора:

  1. Посчитать Q по формам, гидравлике, периферии.

  2. Добавить запас 15–25%.

  3. Выбрать ΔT (обычно 5 °C).

  4. Рассчитать G.

  5. Подобрать чиллер по Q и G.

Как применять эти данные на производстве

Мы используем приведённые сведения как отправную точку для технической проверки. Рабочие режимы, усадку, сушку и свойства подтверждаем по документации на конкретную марку материала, конструкции изделия и результатам пробного литья. При подборе оборудования сопоставляем требования процесса с характеристиками станка, формы и периферии.

Начнём с вашей задачи

Подберём оборудование
под ваше производство

Расскажите об изделии, материале и требуемой производительности. Подготовим состав оборудования и коммерческое предложение.

+7 (985) 120-28-35info@polymermax.ru ↗

Укажите телефон или email. После отправки дождитесь ответа сервера.

Сравнение моделей