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:
-
Посчитать Q по формам, гидравлике, периферии.
-
Добавить запас 15–25%.
-
Выбрать ΔT (обычно 5 °C).
-
Рассчитать G.
-
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.