Plastik ve Kauçuk Endüstrisi İçin Proses Soğutma Sistemleri

Kapasite yalnızca makine motor gücü veya enjeksiyon tonajına göre belirlenmez. Kalıp, hidrolik sistem ve yardımcı ekipmanlardan uzaklaştırılacak ısı ayrı ayrı değerlendirilir. Çevrim süresi, kullanılan hammadde, ürün ağırlığı, kalıp sayısı, eş zamanlı çalışan makineler ve hedef su sıcaklığı hesaba dahil edilir. Mevcut sistemlerde gerçek yük, ölçülen debi ile giriş-çıkış suyu sıcaklık farkı üzerinden hesaplanır.

İşlenen malzeme miktarı üzerinden: her 7–10 kg/saat plastik için yaklaşık 1 kW. Saatte 500 kg PP işleyen bir tesiste kalıp yükü kabaca 70 kW, hidrolik ve yardımcı yüklerle birlikte 85–100 kW mertebesindedir. Kesin değer malzeme, çevrim süresi, kalıp sıcaklığı ve eş zamanlılıkla belirlenir.

Polimer türüne göre değişir: PE ve PP için 10–40 °C, PET preform için 8–15 °C, PS ve ABS için 40–80 °C, PA ve POM için 80–100 °C, PC ve PMMA için 80–120 °C. 40 °C altındaki değerler chiller ile, üzerindekiler kalıp şartlandırıcı ile sağlanır. Çok düşük sıcaklık yoğuşmaya, yüksek sıcaklık çevrim süresinin uzamasına neden olur; proses gereksinimi ile ortamın çiy noktası birlikte değerlendirilir.

Preform kalıpları genellikle 8–12 °C su ister; bu, plastik proseslerinin en düşük kalıp sıcaklığıdır ve yaz aylarında çiy noktasının altında kaldığı için kalıp odasında nem kontrolü gerektirir. Çok gözlü preform kalıpları yüksek debi ister; chiller kapasitesi kadar pompa ve boru çapı seçimi de belirleyicidir.

Kalıp suyu sıcaklığı ortam çiy noktasının 2–3 °C üzerine çıkarılır, kalıp odasında nem alma uygulanır veya düşük sıcaklık zorunluysa kalıp plakaları yalıtılır. Yaz aylarında Türkiye'de çiy noktası 18–22 °C'ye ulaştığından 7–10 °C su ile beslenen yalıtımsız kalıplarda yoğuşma kaçınılmazdır.

Chiller, prosesten aldığı ısıyı soğutma çevrimi üzerinden uzaklaştırarak merkezi soğuk su üretir. Kalıp şartlandırıcı (sıcaklık kontrol ünitesi) ise belirli bir kalıbın veya makinenin sıcaklığını 150 °C'ye kadar hassas şekilde düzenler ve gerektiğinde akışkanı ısıtır. Merkezi sistemlerde chiller soğuk su kaynağı, kalıp şartlandırıcı ise kalıp bazında kontrol ekipmanı olarak birlikte kullanılır; şartlandırıcının attığı ısı chiller kapasitesine dahil edilir.

Hayır. Aşırı büyük cihaz düşük yüklerde sık dur-kalk yapar, sıcaklık kararlılığını bozar ve kompresör ömrünü kısaltır. Ayrıca yatırım maliyetini ve gerekli elektrik altyapısını büyütür. Doğru seçim için minimum, ortalama ve maksimum yükler belirlenir; kompresör kademelendirmesi ve gerekli buffer hacmi buna göre seçilir.

Tasarruf; tesisin bulunduğu bölgeye, proses suyu sıcaklığına, yıllık çalışma süresine ve yük profiline bağlıdır. 30 °C üzerinde çalışan hidrolik ve mikser devreleri yılın büyük bölümünde yalnızca dry cooler ile soğutulur; kalıp devresinde kısmi free cooling uygulanır. Gerçek kazanç, saatlik iklim verileri ve tesisin yıllık yük profili kullanılarak hesaplanır.

Dış ortamda bulunan ve donma riski taşıyan tesisatlarda veya düşük sıcaklıkta çalışan proseslerde glikol gerekir. Glikol oranı arttıkça akışkanın viskozitesi, pompa yükü ve basınç kaybı yükselir; ısı transfer kapasitesi azalır. Bu nedenle glikol oranı iklim şartlarına göre belirlenir ve ekipman seçimleri gerçek karışım özelliklerine göre yapılır.

Kritik üretim tesislerinde sistem N+1 yedeklilik prensibine göre tasarlanır. Birden fazla chiller ve pompa otomasyon üzerinden sıralı çalıştırılarak ekipmanlardan biri bakımdayken kritik soğutma yükü karşılanır. Gerekli yedek kapasite, tesisin duruş maliyeti ve kritik proses yükü üzerinden belirlenir.

İnverter kontrolü motor hızını mevcut debi, basınç veya kondenser yüküne göre ayarlar. Böylece pompa ve fanların sürekli tam hızda çalışması önlenir. Kontrol senaryosu hazırlanırken minimum evaporatör debisi, gerekli proses basıncı ve güvenli kondenser çalışma şartları korunur.