Hladilni sistemi
Enokrožni hladilni sistem z zaprtim krogotokom
Enokrožni sistem hlajenja se uporablja pri hlajenju procesov in naprav, ki imajo tekom časa konstanten pretok hladilne vode. Običajno imajo tovrstne sisteme hlajenja linije za proizvodnjo, ko delujejo v ''ON-OFF'' režimu kot celota.
Črpalke za zagotavljanje obtoka vode črpajo hladno vodo iz bazena ohlajene vode in jo dobavljajo porabnikom. Od porabnikov se segreta voda vodi do hladilnih stolpov, kjer se ohlaja. Ohlajena voda se steka v bazen ohlajene vode.
Pri hladilnih stolpih odprtega tipa se del energije odda s pomočjo prestopa toplote z vode na zrak, del pa z izhlapevanjem. Tovrstni sistemi se uporabljajo, ko je temperatura ohlajene hladilne vode nekaj stopinj višja od temperature vlažnega termometra.
Zaradi stalnega izhlapevanja vode v obliki pare, raste koncentracija ostalih snovi, čemur rečemo, da se sistemska voda zgoščuje. Pri previsokem zgoščevanju bi presegli topnost posameznih soli, kar povzroča nastajanje oblog ali usedlin in pa tudi korozijo na gradivih hladilnega sistema. Zaradi tega del sistemske vode izpuščamo in jo nadomeščamo s svežo z nižjo vsebnostjo raztopljenih snovi. Na ta način ohranjamo v sistemu ravnotežno kvaliteto sistemske vode, pri kateri so problemi oblog, usedlin in korozije obvladljivi. Takšno izpuščanje vode imenujemo odsoljevanje. V sodobnih sistemih to nalogo opravljajo avtomatske naprave.
Za pravilno delovanje sistema moramo poskrbeti za ustrezno pripravo dodajne vode in tretma sistemske vode.
Dvokrožni hladilni sistem z zaprtim krogotokom
V primeru da imamo več porabnikov, ki jih je treba hladiti in se potrebe po pretoku hladilne vode in hladilni kapaciteti možno spreminjajo tekom časa je optimalna rešitev dvokrožni hladilni sistem.
Črpalke za zagotavljanje obtoka vode v krogu porabnikov, ki mu rečemo tudi primarni krog, črpajo hladno vodo iz bazena ohlajene vode in jo dobavljajo porabnikom. Od porabnikov se segreta voda vodi bazena segrete vode. Črpalke za zagotavljanje obtoka vode v krogu hladilnih stolpov, ki mu tečemo tudi sekundarni krog, črpajo hladno vodo iz bazena segrete vode in jo dobavljajo do hladilnih stolpov kje se ohlaja. Ohlajena voda se steka v bazen ohlajene vode.
Pri hladilnih stolpih odprtega tipa se del energije odda s pomočjo prestopa toplote z vode na zrak, del pa z izhlapevanjem. Tovrstni sistemi se uporabljajo, ko je temperatura ohlajene hladilne vode nekaj stopinj višja od temperature vlažnega termometra. Teoretično se temperatura hladilne vode bliža temperaturi vlažnega termometra.
Zaradi stalnega izhlapevanja vode v obliki pare, raste koncentracija ostalih snovi, čemur rečemo, da se sistemska voda zgoščuje. Pri previsokem zgoščevanju bi presegli topnost posameznih soli, kar povzroča nastajanje oblog ali usedlin, pa tudi korozijo na gradivih hladilnega sistema. Zaradi tega del sistemske vode izpuščamo in jo nadomeščamo s svežo z nižjo vsebnostjo raztopljenih snovi. Na ta način ohranjamo v sistemu ravnotežno kvaliteto sistemske vode, pri kateri so problemi oblog, usedlin in korozije obvladljivi. Takšno izpuščanje vode imenujemo odsoljevanje. V sodobnih sistemih to nalogo opravljajo avtomatske naprave.
Za pravilno delovanje sistema moramo poskrbeti za ustrezno pripravo dodajne vode in tretma sistemske vode.
Hladilni sistem z odprtim krogotokom
Pretočni hladilni sistemi so takšni, da se hladilna voda zajame iz okolice (iz vodotoka ali jezera), se samo enkrat obrne v procesu hlajenja in se vrne nazaj. Včasih je bil ta na lokacijah, kjer je bilo hladilne vode v zadostnih količinah, najcenejši način hlajenja, kar je vplivalo na njegovo relativno pogostost. Investicijsko je bil nezahteven in ni prihajalo do večjih problemov, če so lastnosti vode bile takšne, da niso nastajale obloge ali usedline.
Danes, ko zakonska regulativa in ekološke takse usmerjajo k zaprtim hladilnim tokokrogom, se pretočni hladilni sistemi gradijo bolj redko. Pogojno so sprejemljivi, če ekološki kriteriji in tehnološke zahteve dopuščajo izvedbo takega načina hlajenja. Pri njih je velik problem, da je potrebno pripravljati celotni pretok vode. Ob uvedbi ekoloških taks je njihova ekonomska upravičenost vprašljiva, ker so obratovalni stroški relativno visoki, zlasti če med hlajenjem prihaja do onesnaževanja hladilne vode.
V hladilnem krogu nastajajo problemi zaradi delcev, ki se nalagajo v instalacijah in napravah, problemi s mikrobiologijo, z oblogami ali s korozijo.
Za pravilno delovanje sistema moramo poskrbeti za ustrezno pripravo hladilne vode.
Obdelava sistemske vode za hladilne sisteme z zaprtim krogotokom
Sistemska voda je zgoščena in polna nečistoč, ki v krogotok pridejo preko hladilnih stolpov, kjer je voda v direktnem stiku z okoliškim zrakom. Voda ima pogosto temperaturo med 25 in 50°C. Takšni pogoji so idealni za razvoj alg, glivic in bakterij. Bio-filmi in nakopičene alge zmanjšujejo toplotno izmenjavo in povečujejo upore v instalacijah.
Da bi preprečili te efekte, doziramo biocide. Potrebno je poudariti, da z biocidi ne dosegamo sterilnosti hladilne vode, ampak le kontroliramo biološko rast ter jo ohranjamo znotraj sprejemljivih meja. Obstaja več načinov uporabe biocidov.
Z občasnim, tako imenovanim šok-doziranjem, ukrepamo, ko biološka rast preseže želeno mejo. Preventivno lahko doziramo kemikalije nekajkrat tedensko, ali se za biocid odločimo na osnovi rednih bioloških testov.
S konstantnim doziranjem pri nekajkrat nižji koncentraciji kot pri šok-tretmaju preprečujemo biološki razvoj v sistemski vodi. Od ekonomskega izračuna ali tehnoloških zahtev je odvisno, za katerega od navedenih načinov se bomo odločili.
Pri uporabi sistemskih biocidov pogosto prihaja do pojava odpornosti mikroorganizmov, kar zahteva zamenjavo recepture doziranja.
Drugi in nič manjši problem so delci, ki v sistemsko vodo prihajajo preko hladilnih stolpov. Prah, pelod, listje in druge nečistoče se lahko odlagajo po napravah in instalacijah ter predstavljajo vir nevšečnosti. Razen tega je ta organska snov hrana za mikroorganizme v hladilni vodi. Zaradi tega je dobro v obtok postaviti filter, ki je sposoben iz vode odstranjevati tovrstne nečistoče. Razmerje med obtokom filtrirane vode in osnovnim pretokom je odvisno od količine nečistoč, ki v sistem prihajajo, in od posebnih tehnoloških zahtev. Z obtočnim filtriranjem hladilna voda ni nikoli absolutno čista, vendar je kvaliteta stabilna. Filtracija se izvaja na peščenih filtrih ali na samospiralnih filtrih z vložki. Peščeni filtri v primerjavi s filtri z vložki imajo več prednosti: se dobro izpirajo, iz vode odstranjujejo širok spekter velikosti delcev, imajo sposobnost vezave velike količine nečistoč. Pomanjkljivosti so, da v primeru naprav za velike pretoke potrebujejo veliko prostora, so težki in dražji kot filtri z vložki.
V kolikor je zahtevana absolutna kvaliteta vode, ki jo peljemo do hlajenega procesa, je potrebno filtrirati celotni pretok. V tem primeru so rešitev filtri z vložki ali zamenjava hladilnih stolpov odprtega tipa z zaprtimi.
Priprava hladilne vode za hladilne sisteme z odprtim krogotokom
V hladilnih sistemih z odprtim krogotokom hladimo s površinsko vodo ali podtalnico. Pred vstopom v proces, ki ga hladimo ta voda mora biti pripravljena tako, da v sistemu ne povzroča nastajanja oblog, usedlin ali korozije.
Da bi preprečili vnašanje nečistoč in delcev, ki bi mašili hladilno stran procesa ter s tem povečevale upore pri pretoku vode in pri prestopu toplote po potrebi vgrajujemo filtrske naprave. Izbira postopka in opreme je odvisna od nečistoč v vodnem viru in potreb po čistosti vode.
Za preprečevanje nastajanja oblog in usedlin moramo s pomočjo dodatka primernih spojin ohraniti kemično ravnovesje pri povišanih temperaturah ter preprečiti nastanek oblog in korozije.
Za zaščito gradiva pred korozijo doziramo v dodajno vodo inhibitorje korozije. Le pravilna koncentracija teh snovi v hladilni vodi omogoča učinkovito preprečevanje korozije. V sistemu s stabilno kvaliteto vode, ob predpostavki, da je tudi kvaliteta dodajne vode dokaj konstantna, je možno dozirati inhibitorje proporcionalno pretoku dodajne vode. V ostalih primerih moramo redno kontrolirati nivo inhibitorjev in le-te po potrebi prilagajati.
Kemikalije za tretma hladilne vode običajno vsebujejo še stabilizatorje trdote in dispergatorje. Stabilizatorji trdote so snovi, ki preprečujejo, da bi se trdota vode izločala v obliki oblog. Dispergatorji imajo čistilni učinek. Odstranjujejo obloge, ki nastajajo kot posledica lokalnega ali kratkotrajnega presežka topnosti raztopljenih snovi zaradi lokalnega povišanja temperature ali kratkotrajnih napak pri pripravi vode.
