Prozesskühlung erklärt: Vorteile, Methoden und industrielle Anwendungen

Selbst die modernsten Industriesysteme geben an bestimmten Punkten hohe Wärmemengen ab. Dies kann problematisch sein, da Materialien und Ausrüstung beschädigt werden können, wenn sie überhitzen. Anstatt das gesamte System zu entfernen, gibt es andere Wege, mit diesem Problem umzugehen. Hier kommt Prozesskühlung ins Spiel.

Was ist Prozesskühlung und wie funktioniert sie?

Der Prozess funktioniert, indem er unnötige und unerwünschte Wärme, die in der Industrie entsteht, entfernt, um alles reibungslos am Laufen zu halten. Wenn die in einem Produktfertigungsprozess verwendete Ausrüstung überhitzt, könnte dies potenziell die Ausrüstung beschädigen und dann das Produkt selbst.

In diesen Fällen wird Prozesskühlung eingesetzt, um die Ausrüstung zu kühlen, um sie und das Produkt zu schützen sowie die für den industriellen Prozess erforderlichen Betriebstemperaturen aufrechtzuerhalten. In einer Reihe von Branchen ist Prozesskühlung der Unterschied zwischen einem beschädigten Produkt und einem hervorragenden Endprodukt.

Welche Branchen nutzen Prozesskühlung?

Einige der Branchen, die Prozesskühlung benötigen, sind:

• Molkerei – Dazu gehören Produkte wie Milch, Eiscreme, Käse und Joghurt. Sie alle benötigen Kühlung, um unerwünschte Texturen und das Wachstum unerwünschter Bakterien zu verhindern. Prozesskühlung wird auch in der Produktion dieser Produkte eingesetzt, um sie und die zur Herstellung verwendete Ausrüstung kühl zu halten.
• Chemikalien – Beispiele sind Korrekturflüssigkeit, Isopropylalkohol, Glasreiniger, Batteriesäure und Frostschutzmittel. Die Produktion dieser und der meisten anderen Chemikalien erfordert extreme Sorgfalt. Während ihrer Produktion muss eine konstante Temperatur jederzeit aufrechterhalten werden. Temperaturen auf beiden Seiten des Ideals können die Chemikalien beschädigen und sie gefährlich machen.
• Kunststoff – Dieses Material ist überall, wir sind komplett davon umgeben. Von Spielzeug über Büromaterial bis Möbel – alle enthalten eine Art Kunststoff. Effektive Kühlung während Extrusions- und Formprozessen ist der Unterschied zwischen einem perfekt fertigen Produkt und einem teuren Missgeschick. Das Erreichen und Aufrechterhalten der idealen Temperatur ist entscheidend für die Produktion hochwertigen Kunststoffs.
• Fermentierte Getränke – Jeder Bier- oder Weingenießer hat Prozesskühlung für diese leckeren Getränke zu danken. Der Fermentationsprozess erfordert, dass Temperaturen jederzeit sorgfältig kontrolliert werden. Für Bier liegt die perfekte Temperatur zwischen 20–22 °C (68–72 °F). Temperaturen darüber hinaus verlangsamen oder stoppen den Fermentationsprozess ganz.
• Bedruckte Materialien – Trotz des digitalen Zeitalters werden noch viele bedruckte Materialien produziert. Dazu gehören Magazine, Verpackungen, Poster, Bücher, Zeitungen und Broschüren. Als Teil des Druckprozesses entsteht Wärme durch Reibung im System. Um ein Verlangsamen dieses Prozesses oder eine Beschädigung der Produkte zu vermeiden, ist Kühlung erforderlich.
• Metallartikel – Ein wesentlicher Prozess bei der Konstruktion der meisten Metallartikel ist das Schweißen. Ob Gebäude, Küchengerät oder Auto – die Chancen stehen gut, dass es geschweißt wurde. Da Schweißen extrem hohe Temperaturen verwendet, ist eine effektive Prozesskühllösung lebenswichtig. Wenn Schweißgeräte nicht ordnungsgemäß gekühlt werden, ist es wahrscheinlicher, dass sie beschädigt werden und ein minderwertiges Finish produzieren.
• Schmuck – Die meisten Schmuckstücke werden mittels elektrischer Entladungsmaschinen hergestellt. Sie arbeiten mit elektrischen Entladungen, um die zu schneidenden Materialien zu formen. Es ist ein hochpräziser Prozess, der an harten Materialien angewendet wird. Das im Prozess verwendete Wasser erhitzt sich sehr schnell und erfordert daher eine robuste Prozesskühllösung, um die optimale Temperatur zu halten.
• Laser – Diese übertragen Binärcode durch Glasfaserkabel für das Internet. Ähnliche Technologie wird auch in der Laser-Augen-Chirurgie und Unterhaltung eingesetzt. Blu-Ray- und DVD-Player nutzen Laser, um Informationen von Discs zu lesen. Laser erzeugen extreme Temperaturen, die Kühlung erfordern, um Geräte für optimale Leistung zu stabilisieren. Kühlung hilft auch, Überhitzung zu verhindern und die Lebensdauer der Geräte zu verlängern, einschließlich der Lasergauigkeit.

Welche Prozesskühllösungen sind verfügbar?

Es gibt eine Reihe von Geräten, die für Prozesskühlung eingesetzt werden können, um zu kühlen, Wärme zu entziehen und/oder Temperaturen während industrieller Prozesse aufrechtzuerhalten. In bestimmten Branchen werden Wärmetauscher verwendet, um unerwünschte Wärme zu entfernen, während andere Branchen große Kühlsysteme wie North Slope Chillers nutzen.

Es gibt eine Vielzahl von Kühlern, die alle bei unterschiedlichen Temperaturen mit verschiedenen Durchflussraten und Flüssigkeiten arbeiten, was größere Vielseitigkeit und Effizienz in Prozesskühllösungen ermöglicht. Für robuste Operationen arbeiten einige Kühler bei Temperaturen unter -18 °C (0 °F). Flüssigkeitskanal-Decken können zu einem industriellen Kühlsystem hinzugefügt werden, um gezielte und vollständige Kühlung über einen Behälter zu ermöglichen.

Arten von Kühlern (Chillers)

Die zwei Hauptkategorien von Kühlern umfassen Absorptionskühler und Kompressionskühler. Ein Absorptionskühler nutzt Wärme, um ein Kältemittel durch ein System zu bewegen, während ein Kompressionskühler einen mechanischen Kompressor verwendet, um ein Kältemittel durch ein System zu zwingen. Die am häufigsten verwendeten sind Kompressionskühler.

Es gibt zwei Arten von Kompressionskühlern: Wasserkühler und Luftkühler. Jeder Typ enthält die gleichen Komponenten und sogar ihre Mechanik ist ähnlich. Der Hauptunterschied liegt in der Art, wie sie Wärme abführen.

• Wasserkühler – Diese arbeiten, indem sie Wasser durch einen Kondensator pumpen und es über einen Kühlturm abgeben. Dieser Prozess ist viel effizienter als der in Luftkühlern verwendete und verbraucht daher weniger Energie. Dies liegt vor allem daran, dass Wasser eine so hohe Wärmekapazität hat. Ihre Lebensdauer ist viel länger als die von luftgekühlten Kühlern.
• Luftkühler – Diese funktionieren, indem sie Luft über das Rohr des Kondensators zwingen, die freiliegen. Obwohl sie mehr Energie als Wasserkühler benötigen, sind sie ideal für stationäre Kühlung. Sie sind auch sehr einfach zu installieren und können außen an einem Gebäude angebracht werden, sodass kein zusätzlicher Platz erforderlich ist. Sie sind jedoch anfällig für Rezirkulationsprobleme und Verstopfungen.

Sowohl Wasserkühler als auch Luftkühler werden weiter nach der Art der verwendeten Kompressortechnologie kategorisiert. Dazu gehören Schrauben-, Kolben-, Zentrifugal- und Scrollkompressoren.