Како влажност околине утиче на избор и перформансе сувог хладњака

Влажност амбијента је често укључена у податке о дизајну система за хлађење, али њена важност се лако може погрешно схватити када се бира сув хладњак.

За конвенционалну суви хладњак који ради са сувим калемом , температура околине суве сијалице је обично много важнија од релативне влажности. Јединица одбија осетљиву топлоту из процесног флуида у спољашњи ваздух без ослањања на испаравање воде.

Међутим, влажност не треба једноставно занемарити.

Постаје све важније када систем укључује адијабатско предхлађење, системе за прскање, ризик од кондензације, корозивна окружења, рад течности на ниским температурама или промене сезонских услова.

Разумевање разлике помаже инжењерима да избегну и премале и непотребне превелике димензије.

Овај водич објашњава како влажност околине утиче на перформансе сувог хладњака, када влажност треба укључити у избор опреме и које информације купци треба да пруже када траже прилагођени суви хладњак.

Брзи одговор: Да ли висока влажност смањује капацитет сувог хладњака?

За стандардни систем сувог хлађења који ради потпуно на суво, повећање релативне влажности при константној температури сувог термометра има далеко мањи утицај на капацитет хлађења него промена амбијенталне температуре сувог термометра.

То је зато што системи за суво хлађење преносе само осетљиву топлоту између процесног флуида и околног ваздуха.

Основни однос одбијања топлоте може се концептуално представити као:

К = м × Цп × ΔТ

где:

• К = топлота одбијена

• м = масени проток

• Цп = специфични топлотни капацитет

• ΔТ = температурна разлика

Стога је температурна разлика између процесне течности и спољашњег ваздуха примарни покретач перформанси.

Додавање изолације значајно мења ситуацију: испаравање воде хлади улазни ваздух на температуру влажног термометра, чинећи влажност околине кључном детерминантом капацитета претходног хлађења.

На пример, Келвион нуди суви (само сензибилни), мокри и хибридни режими—користећи испаравање за појачано хлађење у условима високе температуре.

Температура сувог термометра, температура влажног термометра и релативна влажност

Пре избора сувог хладњака, купци треба да разумеју ова три еколошка параметра.

Температура сувог сијалица

Температура сувог термометра је нормална температура околине која се мери без узимања у обзир ефеката испаравања.

За конвенционални суви хладњак, ово је обично један од најважнијих параметара дизајна на отвореном.

На пример, систем дизајниран за:

35°Ц амбијентални ваздух

ће имати другачију доступну температурну разлику од истог система који ради на:

45°Ц амбијенталног ваздуха.

Како се амбијентална температура сувог термометра приближава жељеној излазној температури процесне течности, постизање захтеваног режима хлађења постаје све теже.

Релативна влажност

Релативна влажност је однос тренутне водене паре у ваздуху и максимума који може да задржи на тој температури.

Не треба га тумачити само као зависност од температуре. На пример, 80% релативне влажности на нижој температури садржи мање водене паре од 80% на вишој температури.

Температура влажног термометра

Температура влажног термометра одражава потенцијал хлађења доступан испаравањем воде.

Посебно је важно за:

• адијабатски суви хладњаци

• евапоративни хладњаци

• хибридни системи хлађења

• одбијање топлоте уз помоћ спреја

Министарство енергетике САД описује температуру влажног термометра као индикатор адијабатске засићености и напомиње да испаравање воде снижава температуру када је температура влажног термометра испод температуре сувог термометра.

Ова разлика је фундаментална:

Суво хлађење је углавном регулисано условима сувог термометра, док су перформансе евапоративног и адијабатског хлађења под јаким утицајем услова влажног термометра.

Како конвенционални суви хладњак одбија топлоту

Типично индустријски суви хладњак садржи :

• намотаји измењивача топлоте са ребрастим цевима

• аксијални вентилатори

• заглавља и везе

• кућиште и конструктивни оквир

• систем контроле вентилатора

Раствор воде или гликола тече унутар цеви док вентилатори померају спољни ваздух преко пераја.

Путовање топлоте:

Процесна течност → Зид цеви → Ребра → Ваздух околине

Нема потребе да вода у расхладном торњу испарава током нормалног рада на суво.

Ово је један од разлога зашто су суви хладњаци привлачни за:

• хлађење индустријског процеса

• дата центри

• опрема за напајање

• системи за складиштење енергије

• расхладни системи

• машинско хлађење

• системи воде и гликола са затвореним кругом

БАЦ на сличан начин описује суво хлађење као одбијање топлоте у ваздух без потрошње воде током процеса хлађења.

Зашто је температура сувог термометра обично важнија од влажности

Размотрите две локације које раде на истом месту:

35°Ц температура сувог термометра

али са различитом релативном влажношћу.

Локација А:

Ночьу 35°Ц

30% РХ

Локација Б:

Ночьу 35°Ц

70% РХ

За конвенционални суви хладњак без воденог прскања или адијабатског претходног хлађења, ваздух који улази у калем је и даље приближно 35°Ц у оба случаја.

Стога, главна разлика у температури између течности и ваздуха не нестаје изненада само зато што се РХ повећава.

Влажност благо мења термофизичка својства ваздуха, али у нормалном избору сувог хладњака ови ефекти су генерално секундарни у поређењу са променљивим као што су:

• температура сувог термометра

• температура процесне течности

• проток ваздуха

• величина намотаја

• брзина протока течности

• брзина вентилатора

• цевно коло

• геометрија пераја

• стање зарастања

Због тога навођење само релативне влажности без обезбеђивања максималне пројектоване температуре сувог термометра није довољно за поуздан избор сувог хладњака.

Када влажност околине постане много важнија

Влажност постаје главни инжењерски параметар под неколико специфичних радних услова.

1. Адијабатски суви хладњаци

Адијабатски суви хладњак користи претходно хлађење испаравањем пре него што амбијентални ваздух доспе до главног намотаја измењивача топлоте.

Уобичајени системи укључују:

• навлажени јастучићи

• евапоративни медији

• замагљивање

• млазнице за прскање

Када вода испари у долазни ваздух, њена температура по сувом термометру пада.

То значи да измењивач топлоте прима хладнији ваздух и одбија више топлоте у врућем времену.

БАЦ објашњава да изоловано претходно хлађење приближава долазни ваздух температури влажног термометра, повећавајући потенцијал хлађења изнад онога што може постићи само операција на сувом ваздуху.

Зашто је релативна влажност овде важна

Потенцијал испаравања је много већи када је спољашњи ваздух врућ и сув.

на пример:

Вруће + ниска релативна влажност → велики потенцијал хлађења испаравањем

Вруће + висока релативна влажност → мањи потенцијал хлађења испаравањем

Како релативна влажност расте, температуре сувог и влажног термометра се приближавају.

Доступна депресија влажног термометра постаје мања.

дакле:

Сува клима може обезбедити знатно више адијабатског претходног хлађења од влажне климе на истој температури сувог термометра.

ТхермоКеи такође идентификује услове влажности околине као важан фактор при избору адијабатских система за суве хладњаке и кондензаторе.

2. Хибридни системи за суво/мокро хлађење

Хибридни хладњаци могу да раде у различитим режимима у зависности од услова околине и захтева система.

Типичан низ може бити:

Дри Моде

На умереним температурама околине, јединица ради као конвенционални суви хладњак.

Није потребна вода за испаравање.

Адијабатски или влажни режим

Како температура околине расте, помоћ при испаравању се активира како би се смањила температура улазног ваздуха.

Мешовити или хибридни режим

Брзина вентилатора, потрошња воде и помоћ при испаравању су прилагођени заједно како би били у равнотежи:

• капацитет хлађења

• коришћење електричне енергије

• потрошња воде

Тренутни Келвионов концепт каскадног хлађења, на пример, комбинује суви и мокри режим рада како би се перформансе хлађења прилагодиле променљивим условима околине.

За овај тип система, годишњи подаци о влажности су много важнији него за обичан суви хладњак.

3. Кондензација на завојници или опреми

Још једно важно питање везано за влажност је тачка росе.

Када температура површине падне испод тачке росе околног ваздуха, влага се кондензује на тој површини.

АСХРАЕ примећује да се кондензација јавља на површинама хладнијим од тачке росе ваздуха. Продужена кондензација може изазвати корозију и проблеме са опремом.

Ово је посебно важно када је циркулишућа течност сувог хладњака ненормално хладна.

За већину сувих хладњака типа издувних гасова, температура течности прелази спољну тачку росе – тако да спољна кондензација обично није примарна брига.

Међутим, треба га проверити у апликацијама које укључују:

• нискотемпературни гликол

• сезонски услови процеса

• рад са хладним стартом

• охлађене процесне петље

• необичне обавезе индустријског хлађења

Зашто је тачка росе боља него сама РХ

Релативна влажност сама по себи не говори о томе да ли ће доћи до кондензације.

Инжењери треба да упореде:

Температура површине у односу на температуру тачке росе околине

ако:

Температура површине < Тачка росе

кондензација постаје могућа.

4. Ризик од корозије у влажним срединама

Влажност такође може бити важна индиректно кроз трајност опреме.

Поновљено влажење, кондензација и продужено излагање влази могу продужити време када металне површине остану влажне.

Када се комбинује са:

• соли

• индустријских загађивача

• хемикалије

• прашина

• агресиван приморски ваздух

ризик од корозије може се значајно повећати.

Стога, пројекат у влажном приобалном или индустријском окружењу може захтевати разматрање:

• кућиште отпорно на корозију

• обложена алуминијумска ребра

• одговарајући материјали цеви

• заштићене електричне компоненте

• одговарајући причвршћивачи

• облога намотаја

• редован приступ за чишћење

Одговарајући ниво заштите треба одабрати према стварном окружењу на локацији, а не само према проценту влажности.

За пројекте који се налазе у близини мора, влажност треба стога проценити заједно са изложеношћу хлоридима и категоријом корозије , а не третирати као изоловани параметар дизајна.

5. Прљање и задржавање влаге

Суви калемови генерално остају лакши за одржавање чистим од стално навлажених измењивача топлоте.

Међутим, влажни или повремено влажни калемови могу лакше задржати загађиваче у ваздуху под неким условима на локацији.

Типични загађивачи укључују:

• прашина

• полен

• индустријске честице

• влакна

• наслаге соли

Када се наслаге акумулирају између пераја, они могу:

• ограничи проток ваздуха

• повећати пад притиска на ваздушној страни

• смањити перформансе преноса топлоте

• повећати енергију вентилатора

• повећати учесталост чишћења

Ово је посебно важно када се користе адијабатски спрејеви или системи за влажење.

Стога се мора узети у обзир и квалитет воде.

Лош квалитет воде може узроковати:

• скалирање

• налазишта минерала

• блокиране млазнице

• смањена ефикасност јастучића

• убрзано загађивање калема

Влажност и температура приступа сувом хладњаку

Још један важан параметар избора је температура приступа.

За конвенционални суви хладњак, ово се може схватити отприлике као:

Приступ = излазна температура течности − Температура сувог термометра околине

Претпоставимо:

Температура течности на излазу = 40°Ц

Амбијентална сува сијалица = 35°Ц

приступ:

5 К

Смањење потребног приступа генерално захтева више површине за пренос топлоте, већи проток ваздуха или друго побољшање перформанси.

Ако захтев постане:

Излаз течности = 37°Ц

Амбијент = 35°Ц

приступ је само:

2 К

То може значајно повећати величину опреме и захтеве за снагом за дизајн само на суво.

Влажност не уклања ово ограничење суве сијалице.

Адијабатско хлађење мења ситуацију јер се температура улазног ваздуха може привремено смањити према условима влажног термометра.

Ово је један од разлога зашто адијабатска помоћ може постати привлачна када пројекат захтева блиске температуре током летњих услова.

Сува и влажна клима: практично поређење

Ова табела показује зашто ова изјава:

'Висока влажност увек смањује капацитет сувог хладњака'

је превише поједностављен.

Тачнија изјава је:

Влажност има ограничен директан утицај на хладњак само за сушење у поређењу са температуром сувог термометра, али може снажно утицати на потенцијал адијабатског хлађења, услове кондензације и дугорочну трајност околине.

Да ли би требало да изаберете већи суви хладњак у регионима са високом влажношћу?

Не аутоматски.

Суви хладњак не би требало да буде превелик само зато што место има високу релативну влажност.

Уместо тога, инжењери би прво требало да процене:

Максимална пројектована температура суве сијалице

Ово одређује вршне услове хлађења.

Потребна излазна температура течности

Што је ова температура ближа амбијенталној сувој сијалици, суво хлађење постаје изазовније.

Захтевано одбијање топлоте

Капацитет мора бити заснован на стварном вршном топлотном оптерећењу.

Тип течности

Вода, етилен гликол и пропилен гликол имају различита термичка својства.

Концентрација гликола може утицати на:

• топлотни капацитет

• вискозитет

• пад притиска

• коефицијент преноса топлоте

Висина

Густина ваздуха се смањује са надморском висином, што може утицати на перформансе на ваздушној страни.

Надморска висина стога заслужује посебну корекцију и не треба је мешати са ефектима влажности.

Адијабатска помоћ

Ако хладњак само за сушење постане непрактично велик, може се размотрити адијабатско или хибридно решење.

Али локални услови влажног термометра морају се проверити пре него што се претпостави велико побољшање перформанси.

Како влажност мења избор адијабатског хладњака

За адијабатску опрему, дизајнери треба да захтевају обоје:

Пројектована температура сувог термометра

и

Одговарајућа температура или влажност по влажном термометру

Претпоставимо да оба града досежу:

40°Ц сува сијалица

али њихове температуре мокрог термометра су веома различите.

Сајт А

40°Ц ДБ

Ниска влажност

Значајно нижи ВБ

Може постојати значајан потенцијал хлађења испаравањем.

Сајт Б

40°Ц ДБ

Висока влажност

ВБ много ближе 40°Ц

Исти адијабатски систем ће имати мање могућности да смањи температуру улазног ваздуха.

БАЦ-ова адијабатска радна документација на сличан начин описује воду која се користи за претходно хлађење улазног ваздуха према условима влажног термометра пре него што стигне до измењивача топлоте.

Стога, навођење адијабатског хладњака користећи само:

'Максимална температура околине = 40°Ц'

је непотпуна.

Сезонска влажност је важнија више од једне тачке дизајна

Расхладна опрема ради током целе године, а не само током једног вршног летњег сата.

Добар дизајн треба да узме у обзир локалне временске профиле укључујући:

• сатна температура сувог термометра

• температура влажног термометра

• релативна влажност

• сезонска расподела температуре

• сати изнад подешене тачке сувог хлађења

Ово је посебно корисно када се процени:

• годишња струја вентилатора

• адијабатски радни сати

• годишња потрошња воде

• перформансе делимичног оптерећења

• оперативни трошак

Локалитет може доживети високе вршне температуре по сувом термостату, али само током ограниченог броја сати.

У таквим случајевима, јединица може радити:

Суви режим већи део године

и

Адијабатски режим само током вршних услова.

Ово понекад може да обезбеди бољи баланс воде и енергије од пројектовања целог система око континуираног хлађења испаравањем.

Разматрања о влажности сувих расхладних уређаја у центру података

Центри података су важна апликација јер се мора одржавати поузданост хлађења у променљивим спољашњим условима.

Приликом одабира сувог хладњака за дата центра , инжењери треба да размотре: петљу за одбацивање топлоте

• максимална спољна температура сувог термометра

• температура влажног термометра ако се користи адијабатска помоћ

• температура довода и поврата воде у објекту

• концентрација гликола

• захтеви за редундантношћу

• контрола вентилатора

• акустичке границе

• локална доступност воде

• годишње радно време

За систем само на суво, кључно ограничење животне средине остаје спољна температура сувог термометра.

За адијабатски или хибридни систем, услови сувог и влажног термометра постају важни.

Ова разлика постаје све релевантнија јер центри података настоје да уравнотеже потрошњу воде, употребу енергије и капацитет хлађења.

Уобичајене грешке при избору

Грешка 1: Коришћење релативне влажности као главног услова за оцењивање сувог хладњака

За конвенционално суво хлађење, температура сувог термометра би требало да посвети већу пажњу.

Грешка 2: Игнорисање влажности за адијабатски хладњак

Ово може преценити потенцијал хлађења испаравањем.

Грешка 3: Одређивање само максималне температуре

За адијабатску селекцију су потребни одговарајући услови влажног термометра или влажности.

Грешка 4: Игнорисање тачке росе

Ово може створити неочекивану кондензацију у апликацијама на ниским температурама.

Грешка 5: Под претпоставком да сува клима увек захтева мање опреме

Веома висока температура сувог термометра и даље може да створи озбиљне захтеве за одбијање топлоте.

Грешка 6: Игнорисање квалитета воде

Адијабатски хладњак може да користи много мање воде од традиционалног система за испаравање, али квалитет воде и даље може утицати на јастучиће, системе за прскање и чистоћу намотаја.

Како Аидеар приступа избору прилагођеног сувог хладњака

За индустријске Пројекти сувих хладњака , избор опреме треба да почне са стварним условима рада, а не само са стандардним каталошким капацитетом.

Прилагођена евалуација може узети у обзир:

• дужност хлађења

• услови воде или гликола

• улазне и излазне температуре

• пројектована температура околине

• влажност или услови влажног термометра када је то релевантно

• дозвољени пад притиска

• конфигурација вентилатора

• инсталациони простор

• захтеви за буку

• услови животне средине

• захтеви за материјалом завојнице и кућишта

Циљ је ускладити измењивач топлоте и систем протока ваздуха са стварним условима пројекта уз избегавање недовољног капацитета и непотребних превеликих димензија.

Често постављана питања

Да ли релативна влажност директно утиче на капацитет сувог хладњака?

За конвенционалне хладњаке само за сушење, релативна влажност обично има много мање директног утицаја од амбијенталне температуре помоћу сувог термометра. Перформансе сувог хладњака су првенствено вођене осетљивим преносом топлоте и температурном разликом између процесног флуида и спољашњег ваздуха.

Да ли је суви хладњак бољи у сувој клими?

Конвенционални суви хладњак може успешно да ради у сувој или влажној клими ако је правилно одабран за пројектовану температуру сувог термометра.

Међутим, сува клима нуди већи потенцијал за адијабатско претходно хлађење јер је испаравање генерално ефикасније када је ваздух мање влажан.

Да ли висока влажност чини суви хладњак мање ефикасним?

Не обавезно.

За систем само на суво, висока РХ сама по себи не узрокује аутоматски значајно смањење ефикасности.

За адијабатски систем, међутим, висока влажност смањује расположиви потенцијал хлађења испаравањем јер се температура влажног термометра приближава температури сувог термометра.

Да ли за избор сувог хладњака треба користити температуру влажног термометра?

За конвенционални суви хладњак, температура сувог термометра је обично примарна спољна пројектована температура.

Температура влажног термометра постаје важна када се угради евапоративно, адијабатско или хибридно хлађење.

Да ли хладњак за суви хладњак може да охлади течност испод температуре суве сијалице?

Конвенционални суви хладњак не може нормално да хлади процесни флуид испод температуре спољашњег ваздуха који улази само путем осетљиве размене топлоте.

Адијабатско претходно хлађење може смањити температуру улазног ваздуха испод спољне вредности по сувом термометру и померити је ка условима влажног термометра, чинећи ниже температуре флуида могућим под одговарајућим условима.

Може ли висока влажност изазвати корозију у сувом хладњаку?

Сама влажност не одређује корозију.

Међутим, упорна влага у комбинацији са солима, загађивачима или агресивним хемикалијама може повећати ризик од корозије. Због тога треба заједно проценити услове локације, материјале, премазе и праксе одржавања.

Који временски подаци су потребни за адијабатски суви хладњак?

У најмању руку, обезбедите:

• максимална температура сувог термометра

• одговарајућа температура влажног термометра или РХ

• надморска висина локације

• жељене температуре процесне течности

За годишњу анализу енергије и воде, подаци о клими по сату или сезонски дају много бољу основу од једне тачке пројектовања.

Закључак

Влажност амбијента је важна у избору сувих хладњака, али не увек на начин на који купци очекују.

За стандардни хладњак само за суво, температура амбијенталног сувог термометра, температура процесне течности, проток ваздуха и површина за пренос топлоте су обично доминантни фактори перформанси.

Релативна влажност постаје много важнија када:

• користи се адијабатско предхлађење

• разматра се хибридно хлађење

• може доћи до кондензације

• инсталација има високу изложеност корозији

• годишња потрошња воде и енергије мора бити оптимизована

Исправан приступ дизајну стога није:

'Да ли је клима влажна?'

него радије:

'Како су температура сувог термометра, температура влажног термометра, температуре процеса и течности, оптерећење и услови на локацији међусобно повезани током радне године?'

За прецизан избор сувог хладњака, наведите свој рад хлађења, врсту и концентрацију течности, улазне/излазне температуре, проток, температуру амбијенталног сувог термометра, влажност или услове влажног термометра, надморску висину и захтеве за уградњу . Ови параметри пружају много јачу основу за избор опреме него сам капацитет хлађења.