كيفية حساب سعة المبرد لعمليتك يدويًا - دليل خطوة بخطوة

بالنسبة لمديري مشتريات المبردات ومهندسي عمليات التبريد، يُعد اختيار المبرد ذي الحجم المناسب أمرًا بالغ الأهمية لتجنب التكاليف الباهظة الناتجة عن زيادة الحجم أو عدم كفاية التبريد. لذا، من الضروري معرفة كيفية حساب سعة المبرد يدويًا لعمليتك. في هذه المقالة، نوضح لك طريقة الحساب خطوة بخطوة.

صيغة حساب سعة المبرد

شرح المعلمات

قبل البدء في تحديد مقاسك مبرد صناعي, ، يجب عليك معرفة المعايير ذات الصلة أولاً، لذلك قمنا بإعداد الجدول التالي لتتمكن من التحقق منه بسرعة.

صيغ الحساب السريع

فيما يلي الصيغ الأساسية التي يجب عليك معرفتها في حساب سعة المبرد.

سعة التبريد (كيلوواط) = معدل التدفق (لتر/دقيقة) × ΔT (°م) × 0.0698

سعة التبريد (RT) = سعة التبريد (كيلوواط) ÷ 3.517

سعة التبريد (وحدة حرارية بريطانية/ساعة) = 500 × معدل التدفق (جالون في الدقيقة) × ΔT (درجة فهرنهايت)
سعة التبريد (RT) = وحدة حرارية بريطانية/ساعة ÷ 12000

الصيغة الأساسية

Q = m × c × ΔT

هذه الصيغة قابلة للتطبيق في جميع الحالات.

الصيغ المبسطة (الأكثر استخدامًا)

في النظام المتري (SI)

Q(kW) = 4.186 × التدفق (لتر/ثانية) × ΔT(°C)

“يشير الرقم "4.186" إلى الحرارة النوعية للماء (الوسط) (كيلوجول/كيلوجرام·درجة مئوية) + تحويل الكثافة

في النظام الإمبراطوري

Q (وحدة حرارية بريطانية/ساعة) = 500 × جالون/دقيقة × ΔT (°فهرنهايت)

“"500" هو الثابت، بما في ذلك كثافة الماء + السعة الحرارية النوعية.

جالون في الدقيقة = جالون في الدقيقة

ل  جليكول / سوائل أخرى (كوسيط)

Q = التدفق × c السائل × ρ (الكثافة) × ΔT

تحويل الوحدات

1 طن تبريد = 12000 وحدة حرارية بريطانية/ساعة = 3.517 كيلوواط

حوّل من وحدة حرارية بريطانية/ساعة إلى وحدة حرارية بريطانية

معدل النقل = Q (وحدة حرارية بريطانية/ساعة) / 12000

التحويل من كيلوواط إلى طن

TR = Q(kW) / 3.517

خطوات حساب سعة المبرد يدويًا

بعد معرفة المعايير والصيغ اللازمة، يمكنك إجراء خطوات الحساب المحددة باتباع الإجراءات التالية.

الخطوة 1: قياس معدل التدفق

في الخطوة الأولى، تحتاج إلى تحديد عدد الجالونات (GPM) أو اللترات (LPM) من السائل التي تمر عبر معدات المعالجة الخاصة بك في الدقيقة.

نوصي بثلاث طرق للقياس:

1. يمكنك التحقق مما إذا كان هناك عداد تدفق على أنابيبك. قراءته هي أسهل طريقة للحصول على القيمة في الوقت الفعلي.
2. يمكنك تحضير وعاء (مثل دلو سعة 5 جالونات) وتسجيل الوقت (بالثواني) اللازم لملء الوعاء. صيغة الحساب هي معدل التدفق (جالون في الدقيقة) = سعة الحاوية (جالون) / الوقت × 60
3. يمكنك الاطلاع على المواصفات الموجودة على لوحة بيانات المضخة. وبناءً على فرق الضغط بين المدخل والمخرج كما هو موضح على مقياس الضغط، يمكنك البحث عن معدل التدفق المقابل في "مخطط منحنى المضخة" المقدم من الشركة المصنعة.

نصائح لقياس معدل التدفق

• قبل القياس، من الأفضل التحقق من وجود أي انسدادات في المصفاة. فالانسدادات قد تقلل من معدل التدفق.
• إذا حصلت على القيمة بوحدة "م³/س"، فيجب تحويلها:

1 جالون في الدقيقة ≈ 3.78 لتر/دقيقة

1 متر مكعب/ساعة ≈ 4.4 جالون/دقيقة

الخطوة الثانية: تحديد درجة حرارة المدخل والمخرج

تتمثل هذه الخطوة في حساب فرق درجة الحرارة (ΔT). ΔT = درجة حرارة المدخل (EWT، الماء العائد من العملية) - درجة حرارة المخرج (LWT،, ماء بارد إمداد), لذلك، عليك قياس درجة حرارة كل من المدخل والمخرج.

نوصي هنا أيضًا بثلاث طرق للقياس:

1. تستطيع معظم المبردات الحديثة عرض درجة حرارة الماء المنخفضة (LWT) ودرجة حرارة الماء المرتفعة (EWT) على لوحات التحكم الخاصة بها، لذا يمكنك التحقق مباشرة.
2. يمكنك استخدام مقياس حرارة بالأشعة تحت الحمراء لتوجيهه نحو سطح أنابيب المدخل والمخرج عند نقطة اتصال معدات المعالجة.
3. إذا كان النظام يحتوي على منفذ اختبار، فيمكنك استخدام مقياس حرارة من النوع القابل للإدخال لقياس درجة حرارة الماء.

نصائح لقياس الوزن عند الولادة والوزن عند الخروج من المستشفى

• تأكد من أن معدات المعالجة تعمل بكامل طاقتها عند إجراء القياس، لأنه إذا كانت المعدات في وضع الاستعداد، فسيكون فرق درجة الحرارة المقاس أصغر، مما يؤدي إلى اختيار غير كافٍ الحجم.
• قد يحتوي سطح الأنبوب المعدني على انعكاسات، لذا يوصى بوضع قطعة صغيرة من الشريط الأسود عند نقطة القياس لتحسين الدقة.

الخطوة 3: حساب الحمل الحراري

الجزء الرئيسي من الحساب هو تحديد إجمالي كمية الحرارة المتولدة والمطلوب إزالتها بواسطة العملية الخاصة بك.

قم باستبدال البيانات التي حصلت عليها في الخطوات السابقة (معدل التدفق، LWT، EWT، ΔT) في الصيغة: Q (BTU/hr) = 500 × GPM × ΔT(°F).

يمثل الحمل الحراري كمية الحرارة الفعلية المتولدة من العملية في الوقت الفعلي. هذه هي القيمة الدنيا التي يجب مراعاتها عند اختيار سعة مبرد المياه.

على سبيل المثال، إذا كانت درجة حرارة الماء الداخل 75 درجة فهرنهايت ودرجة حرارة الماء الخارج 65 درجة فهرنهايت، فإن ΔT هو 10 درجة فهرنهايت.

نصائح لحساب الحمل الحراري

إذا لم تستخدم الماء كوسيط تبريد، فأنت بحاجة إلى إدخال الكثافة النوعية (SG) والسعة الحرارية النوعية (c).

الخطوة 4: التحويل إلى سعة المبرد المطلوبة

بعد ذلك، تحتاج إلى تحويل قيمة الحرارة النظرية إلى الوحدة القياسية المستخدمة لاختيار المعدات (TR).

لقد أوضحنا علاقة التحويل ذات الصلة في الجزء أعلاه، لذا يمكنك التحويل باستخدام هذه الصيغة: معدل النقل = الحمل الحراري (وحدة حرارية بريطانية/ساعة) / 12000

الخطوة 5: إضافة هامش أمان

هذه هي الخطوة الأخيرة، وهي بالغة الأهمية. تمثل قيم الحسابات النظرية الحمل في ظل الظروف المثالية. ولكن في التشغيل الفعلي، يجب إضافة هامش يتراوح بين 15% و20% لمواجهة الظروف غير المتوقعة مثل ارتفاع درجات الحرارة المحيطة في الصيف (خفض...). كفاءة المبرد) انسداد المبادلات الحرارية، والتوسع المستقبلي.

نصائح مهمة لحساب سعة تبريد المبرد

• أثناء عملية القياس، يجب أن تكون معدات العملية في حالة إنتاج عادية لضمان أن جميع نتائج الحساب تُظهر الطلب الفعلي.
• تتأثر قدرة التبريد للمبردات المبردة بالهواء بشكل كبير بدرجة حرارة الهواء المحيط، كما تتأثر عملية التكثيف. وهذا يعني أنه في درجات الحرارة المرتفعة، يجب أن تكون قدرة التبريد للمبرد أكبر بمقدار يتراوح بين 15% و25% من القيمة المحسوبة.
• عملية مضخات المياه كما أنها تولد أحمالاً. إذا كانت قدرة المضخة عالية نسبياً، يُنصح بإضافة هامش يتراوح بين 3% و5% لمراعاة الحرارة المتولدة من المضخة.
• يؤثر الارتفاع أيضًا على درجة الحرارة. عند اختيار أجهزة التبريد في المناطق المرتفعة، ننصحك بالاستفسار عن معامل تصحيح الارتفاع الذي توفره الشركة المصنعة.
• تؤدي طبقة رقيقة من الترسبات إلى تقليل كفاءة نقل الحرارة، لذلك عند الحساب يدويًا، يمكنك إضافة معامل التلوث يدويًا بمقدار 0.0001 - 0.0002 (أو ببساطة إضافة 5% إلى السعة النهائية).

بعض الطرق العامة لحساب قدرة التبريد للمبردات الصناعية حسب الصناعة

بالنسبة للصناعات الشائعة، يتم تحديد قدرة التبريد للمبرد الصناعي عادةً بناءً على المعايير الرئيسية التالية:

قولبة الحقن
تُحسب سعة التبريد بشكل أساسي بناءً على قوة تثبيت الماكينة (الطن). وكقاعدة عامة، تتطلب قوة التثبيت الأكبر سعة تبريد أكبر نسبيًا لإزالة الحرارة المتولدة أثناء دورة التشكيل.

في الوضع الطبيعي، عند تبريد قالب البلاستيك، يحتاج كل 80 طن من قوة التثبيت إلى 1 حصان (قوة حصانية) = 2.5 كيلو واط من سعة التبريد للمبرد، وإذا تم استخدام المبرد لتبريد كل من القالب والنظام الهيدروليكي، فإن سعة التبريد ستتضاعف.

بثق البلاستيك
تعتمد سعة التبريد المطلوبة على معدل إنتاج البثق (كجم/ساعة) ونوع المادة المُعالجة (مثل PVC، PE، PP). تختلف البوليمرات المختلفة في سعتها الحرارية النوعية ودرجات انصهارها، مما يؤثر بشكل مباشر على الحمل الحراري المطلوب تبديده. إليك الصيغة:

Q = C × M × ΔT × S

خطوط إنتاج المشروبات الغازية
تُحدد احتياجات التبريد بناءً على حجم الإنتاج (عدد الزجاجات في الساعة)، بالإضافة إلى درجة حرارة التعبئة المستهدفة ودرجة حرارة المنتج الأولية. غالبًا ما تتطلب خطوط التعبئة عالية السرعة تبريدًا دقيقًا ومستقرًا للحفاظ على مستويات الكربنة وجودة المنتج.

إلى جانب الحساب المنتظم القائم على معدل تدفق التبريد وانخفاض درجة الحرارة، هناك طريقة أخرى لتحديد حجم المبرد بناءً على سعة جهاز البسترة:

جهاز بسترة نفق: عادةً ما تتراوح قدرته بين 50 و150 كيلوواط لكل 10000 زجاجة/ساعة

جهاز البسترة السريع: عادةً ما تتراوح قدرته بين 30 و80 كيلوواط لكل 10000 لتر/ساعة

معدات الليزر
في تطبيقات الليزر، تُستمد قدرة التبريد عمومًا من قدرة مصدر الليزر (كيلوواط) وكفاءة النظام الكلية. ولكل من ليزرات الألياف وثاني أكسيد الكربون والليزر ذي الحالة الصلبة متطلبات محددة لتبديد الحرارة، وغالبًا ما تكون هذه المتطلبات ذات هوامش دقيقة لاستقرار درجة الحرارة. يوجد جدول سريع لتحديد حجم المبرد حسب قدرة الليزر:

ملاحظة: هذه تقديرات. تختلف المتطلبات الفعلية بناءً على كفاءة الليزر، ودورة التشغيل، ودرجة الحرارة المحيطة، وتكوين النظام المحدد.

الأنظمة الهيدروليكية
في المكابس الهيدروليكية ووحدات الطاقة، تُحسب سعة المبرد المطلوبة بناءً على قدرة المحرك الرئيسي (كيلوواط). ويتمثل النهج الشائع في تقدير أن ما بين 20 و301 طن من طاقة الإدخال للنظام الهيدروليكي تتحول إلى حرارة، والتي يجب إزالتها للحفاظ على استقرار درجة حرارة الزيت وأداء النظام.

في جميع الحالات المذكورة أعلاه، ينبغي أيضًا مراعاة عوامل إضافية مثل درجة الحرارة المحيطة ومعدل تدفق الدوران ودرجة حرارة المخرج المطلوبة لضمان تحديد حجم المبرد بدقة والتشغيل الموثوق.

التعليمات

لماذا لا تزال حسابات سعة المبرد اليدوية مهمة؟

يُمكّن الحساب اليدوي المهندسين من إدراك المتغيرات الميدانية التي قد تغفل عنها الأدوات الآلية، مما يجنّب هدر الطاقة الناتج عن اختيار أحجام كبيرة جدًا أو توقف الإنتاج بسبب نقص الطاقة الإنتاجية. وبالتالي، يزيد ذلك من كفاءة تشغيل النظام.

ماذا يحدث إذا كان حجم المبرد أكبر من اللازم؟

عندما تتجاوز قدرة التبريد الطلب الفعلي، سيصل المبرد بسرعة إلى درجة الحرارة المحددة ويتوقف عن العمل. بعد ذلك، سترتفع درجة حرارة الماء بسبب انخفاض سعته الحرارية، مما يجبر ضاغط حلزوني أو ضاغط لولبي إعادة التشغيل بشكل متكرر. سيؤدي ذلك إلى تقصير عمر الضاغط وهدر الطاقة.

علاوة على ذلك، فإن المعدات كبيرة الحجم تعني أيضاً ارتفاع تكاليف الشراء الأولية وشغل مساحة غير ضرورية.

ما هي العوامل الرئيسية التي تؤثر على قدرة التبريد؟

يُعدّ عامل درجة حرارة الماء الخارج (LWT) أهمّ عامل. وتؤثر تقلبات التدفق والارتفاع وتراكم الترسبات على المكثف على الأداء الفعلي للمبرد. أما بالنسبة للمبردات المبردة بالهواء، فتُعدّ درجة الحرارة المحيطة عاملاً حاسماً.

هل يمكنني تحديد حجم المبرد بدون بيانات معدل التدفق؟

إذا لم تكن هناك بيانات تدفق دقيقة، يمكنك الحساب تقريبًا من خلال القواعد التجريبية أو موازنة حرارة العملية، ولكن هذا سيزيد من خطر فشل الاختيار.

الحساب اليدوي مقابل تحديد حجم المنتج من قبل المورد، ما الفرق؟

يعتمد الحساب اليدوي بشكل أساسي على الصيغ الفيزيائية، مما يتيح لك التحقق بشكل مستقل من دقة المتطلبات، وتجنب بيع نماذج آلات كبيرة الحجم أو غير متوافقة.

يركز تحديد حجم المعدات من قبل المورد على تأثير المبرد. وسيعتمدون على منحنيات نماذج محددة من الضواغط، ويأخذون في الاعتبار متغيرات معقدة مثل درجة الحرارة المحيطة وتصحيح الارتفاع.

وأخيراً تحديد حجم المبرد, إن الطريقة الأكثر دقة هي الجمع بين الطريقتين.

متى يجب عليك طلب تحديد حجم المبرد من قبل خبير؟

عند التعامل مع متطلبات عمليات التشغيل غير القياسية، من المهم طلب المشورة من متخصص. على سبيل المثال، عندما تتضمن متطلبات التبريد درجات حرارة منخفضة للغاية لمياه المخرج، أو عند استخدام جليكول عالي التركيز، أو عند الحاجة إلى تركيب المبرد في مناطق مرتفعة أو شديدة الحرارة، أو عند الحاجة إلى تشغيل عدة مبردات بالتوازي.

الخاتمة

يُعدّ حساب سعة التبريد الدقيقة للمبرد أمرًا بالغ الأهمية لبناء نظام تبريد فعال. ورغم أن الحساب اليدوي يُتيح لك فهمًا أفضل لمتطلبات العملية، إلا أن الاستعانة بخبير من مورد متخصص أمر ضروري أيضًا. تشيليروني تُصمَّم حلول التبريد دائمًا بناءً على تحليل دقيق للأحمال الحرارية، وخاصةً وفقًا لعملية التشغيل الخاصة بكم. نرحب بكم في اتصل بنا للحصول على خطة اختيار مبردات مخصصة مصممة خصيصًا لعمليتك.