مهندسان : دنیای مکانیک و مکاترونیک

فعالیت در حوزه مهندسی مکانیک ومکاترونیک وامور وابسته

مهندسان : دنیای مکانیک و مکاترونیک

فعالیت در حوزه مهندسی مکانیک ومکاترونیک وامور وابسته

اشنایی با چیلرهای جذبی وتراکمی

سه شنبه, ۱۸ آذر ۱۳۹۳، ۱۰:۱۷ ق.ظ

چیلر جذبی(نحوه کارکرد,ارائه برخی پارامترها و...)
چیلرها از جمله تجهیزات بسیار مهم در سرمایش هستند که به طور کلی می توان آنها را به دو دسته چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی تقسیم کرد. به طور کلی چیلرهای تراکمی از انرژی الکتریکی و چیلرهای جذبی از انرژی حرارتی به عنوان منبع اصلی برای ایجاد سرمایش استفاده می کنند.
فناوری تبرید جذبی روشی عالی برای تهویه مطبوع مرکزی در تأسیساتی است که ظرفیت دیگ اضافی داشته و می توانند بخار یا آب داغ مورد نیاز برای راه اندازی چیلر را تأمین نمایند. چیلر های جذبی ظرفیت بین 25 تا 1200 تن برودتی را براحتی تأمین می کنند. البته قابل ذکر است که برخی از تولید کنندگان ژاپنی موفق شده اند چیلرهای جذبی با ظرفیت معادل5000 تن نیز تولید کنند. در سیستمهای جذبی غالباً از آب به عنوان مبرد استفاده می شود. گرمای مورد نیاز برای کارکرد این چیلرها به طور مستقیم از گاز طبیعی یا گازوئیل تأمین می گردد. منابع غیر مستقیم گرما در چیلرهای جذبی عبارتند از آب داغ بخار پر فشار و کم فشار. بر این اساس تولید کنندگان مختلف در جهان سه نوع اصلی چیلر جذبی ارائه می نمایند که عبارتند از : شعله مستقیم ، بخار و آب داغ.

در یک تقسیم بندی عمومی می توان چیلرهای جذبی را در دو دسته چیلرهای جذبی آب و آمونیاک و چیلرهای جذبی لیتیوم بروماید و آب طبقه بندی نمود . در واقع در هر سیکل تبرید جذبی یک سیال جاذب و یک سیال مبرد وجود دارد که تقسیم بندی فوق بر این مبنا انجام شده است. در سیستم آب و آمونیاک ، سیال مبرد آمونیاک وسیال جاذب آب است. در سیستم لیتیوم بروماید و آب ، سیال مبرد آب و سیال جاذب ، محلول لیتیوم بروماید است.

اما بر حسب اجزای سیستم هم می توان تقسیم بندی های دیگری ارائه کرد مثلاً می توان سیکل های تبرید جذبی را به سیکل های تبرید یک اثره ، دو اثره و سه اثره طبقه بندی کرد. امروزه سیکل های تبرید جذبی تک اثره و دو اثره در مقیاس بسیار وسیع و در اشکال متنوع ساخته می شوند و سیکل های سه اثره همچنان در دست مطالعه می باشند.



1. اصطلاحات فنی رایج در چیلر جذبی
ژنراتور

ژنراتور معمولاً در محفظه بالایی چیلرهای جذبی قرار داشته و وظیفه تغلیظ محلول لیتیوم بروماید رقیق و جدا سازی آب مبرد را بر عهده دارد.

جذب کننده

جذب کننده معمولاً در پوسته پایینی چیلرهای جذبی قرار داشته و وظیفه جذب بخار مبرد تولید شده در محفظه اواپراتور را بر عهده دارد.

اواپراتور

اواپراتور معمولاً در پوسته پایین چیلرهای جذبی قرار می گیرد. مایع مبرد در اواپراتور به لحاظ فشار پایین محفظه (خلأ نسبی) تبخیر شده و باعث کاهش درجه حرارت آب سرد تهویه درون لوله های اواپراتور می گردد.

کندانسور

کندانسور معمولاً در پوسته های بالایی چیلرهای جذبی واقع شده است و وظیفه تقطیر مبرد تبخیر شده توسط ژنراتور را بر عهده دارد. بخار مبرد در برخورد با لوله های حاصل از آب برج ، تقطیر شده و به تشتک اواپراتور سرریز می شود.

محلول جاذب

این محلول در سیکل های پروژه حاضر محلول لیتیوم بروماید و آب است.

مایع مبرد

مایع مبرد در چیلرهای جذبی پروژه حاضر آب خالص (آب مقطر) می باشد که به جهت فشار پایین محفظه اواپراتور در اثر تبخیر خاصیت خنک کنندگی خواهد داشت.

کریستالیزه شدن

محلول لیتیوم بروماید در غلظت معمولی به صورت مایع است ، ولی چنانچه تغلیظ اولیه بیش از حد ادامه یابد حجم بلورهای ریزی که در آن تشکیل می شوند ، بزرگتر شده و ممکن است باعث مسدود شدن کامل مسیر عبور محلول شود. به این پدیده کریستالیزه شدن گویند.

ضریب عملکرد

پارامتر ضریب عملکرد در دستگاههای برودتی از جمله چیلرهای جذبی شاخصی از بازدهی دستگاه می باشد. مقادیر بالاتر این پرامتر نشان دهنده مصرف بهینه انرژی حرارتی می باشد.




۲. خواص محلول لیتیوم بروماید و آب

لیتیوم بروماید یک نمک جامد کریستالی است که هر گاه غلظت آن در آب به حدود 30 تا 40 درصد برسد به حالت محلول در می آید. با توجه به اهمیت این ماده در چیلرهای جذبی مراکز تحقیقاتی دنیا جداول و منحنی های مختلفی برای خواص آن ارائه نموده اند. در هندبوک های ASHRAE پنج منحنی برای این ماده درج شده است که عناوین آنها عبارت است از:


الف- منحنی فشار- دما- غلظت (P-T-X)


ب- منحنی آنتالپی - غلظت - دما (h-X-T)


ج- منحنی های وزن مخصوص - غلظت ، ویسکوزیته - دما ، گرمای ویژه - غلظت


در ارتباط با منحنی های فوق الذکر توجه به نکات زیر ضروری است :


الف- در منحنی P-T-X محدوده دما از 40 تا 350 درجه فارنهایت در نظر گرفته شده است. غلظت لیتیوم بروماید نیز در محدوده 40 تا 70 درصد است. زیر منحنی 70% غلظت محدوده کریستالیزاسیون می باشد. محدوده کاری چیلرهای جذبی غلظت های حدود 55 تا 70 درصد است. برای محاسبه خواص این منحنی ها فرمول هایی ارائه شده است که در برنامه های رایانه ای از این فرمول ها استفاده می گردد. لذا محدودیت های اعمال شده فوق باید در شبیه سازی سیکل های تبرید مد نظر باشند.


ب- گرمای ویژه محلول در محدوده غلظت های 55 تا 65 درصد بین 05/2 تا 8/1 بر حسب/(kg.K) kJ است. د- منحنی های(h-X-T) دیگری نیز توسط مراکز تحقیقاتی ارائه شده است. که به دلیل متفاوت بودن مبانی کار ، ممکن است از نظر ظاهری با منحنی های ارائه شده در هندبوک ASHRAE فرق داشته باشند.


3. مقایسه چیلرهای جذبی و تراکمی


چیلرهای جذبی از بعضی لحاظ شبیه چیلرهای تراکمی عمل می کنند که مهمترین این شباهتها عبارتند از: الف - در اواپراتور از گرمای آب تهویه ساختمان برای تبخیر یک مبرد فرار در فشار پایین استفاده می گردد.


ب - گاز مبرد فشار پایین از اواپراتور گرفته شده و گاز مبرد فشار بالا به کندانسور فرستاده می شود.


ج - گاز مبرد در کندانسور تقطیر می گردد.


د - مبرد در یک سیکل همواره در گردش است.


تفاوتهای اصلی چیلرهای جذبی وتراکمی عبارتند از :


الف - چیلرهای تراکمی برای گردش مبرد از کمپرسور استفاده می کنند در حالی که چیلرهای جذبی فاقد کمپرسور بوده و به جای آن از انرژی گرمایی منابع مختلف استفاده کرده و غلظت محلول جاذب را تغییر می دهند ، همچنان که غلظت تغییر می کند ، فشار نیز در اجزای مختلف چیلر تغییر می کند. این اختلاف فشار باعث گردش مبرد در سیستم می گردد.


ب - ژنراتور و جذب کننده در چیلرهای جذبی جانشین کمپرسور در چیلرهای تراکمی شده است.


ج - در چیلرهای جذبی از یک جاذب استفاده می شود که عموماً آب یا نمک لیتیوم بروماید است.


د - مبرد در چیلرهای تراکمی یکی از انواع کلروفلئوروکربن ها یا هالوکلروفلئوروکربن ها است در حالی که در چیلرهای جذبی مبرد معمولاً آب یا آمونیاک است.


ه - چیلرهای تراکمی انرژی مورد نیاز خود را از انرژی الکتریکی تأمین می کنند در حالی که انرژی ورودی به چیلرهای جذبی از آب گرم یا بخار وارد شده به ژنراتور تأمین می شود. گرما ممکن است از کوره هوای گرم یا دیگ آمده باشد. در بعضی اوقات از گرمای سایر فرایندها نیز استفاده می شود مانند بخار کم فشار یا آب داغ صنایع ، گرمای باز گرفته شده از دود خروجی توربین های گازی و یا بخار کم فشار از خروجی توربین های بخار.


مهمترین مزایای چیلرهای جذبی نسبت به چیلرهای تراکمی عبارتند از:


الف - صرفه جویی در مصرف انرژی الکتریکی :

همانطور که گفته شد چیلرهای جذبی از گاز طبیعی ، گازوئیل یا گرمای تلف شده به عنوان منبع اصلی انرژی استفاده می کنند و مصرف برق آنها بسیار ناچیز است. به میزان مصرف برق ، مقایسه و تحلیل های کمی در فصول بعدی اشاره خواهد شد.


ب - صرفه جویی در هزینه خدمات برق :

هزینه نصب سیستم شبکه الکتریکی در پروژه ها بر اساس حداکثر توان برداشت قابل تعیین است. یک چیلر جذبی به دلیل اینکه برق کمتری مصرف می کند ، هزینه خدمات را نیز کاهش می دهد. در اکثر ساختمان ها نصب چیلرهای جذبی موجب آزاد شدن توان الکتریکی برای مصارف دیگر می شود.


ج - صرفه جویی در هزینه تجهیزات برق اضطراری :

در ساختمانهایی مانند مراکز درمانی و یا سالن های کامپیوتر که وجود سیستمهای برق اضطراری برای پشتیبانی تجهیزات خنک کننده ضروری است ، استفاده از چیلر های جذبی موجب صرفه جویی قابل توجهی در هزینه این تجهیزات خواهد شد.


د - صرفه جویی در هزینه اولیه مورد نیاز برای دیگ ها :

برخی از چیلرهای جذبی را می توان در زمستان ها به عنوان هیتر مورد استفاده قرار داد و آب گرم لازم برای سیستم های گرمایشی را با دماهای تا حد 203 تأمین نمود. در صورت استفاده از این چیلرها نه تنها هزینه خرید دیگ کاهش می یابد بلکه صرفه جویی قابل ملاحظه ای در فضا نیز بدست خواهد آمد.


ه - بهبود راندمان دیگ ها در تابستان :

مجموعه هایی مانند بیمارستان ها که در تمام طول سال برای سیستمهای استریل کننده ، اتوکلاوها و سایر تجهیزات به بخار احتیاج دارند مجهز به دیگ های بخار بزرگی هستند که عمدتاً در طول تابستان با بار کمی کار می کنند. نصب چیلرهای جذبی بخار در چنین مواردی موجب افزایش بار و مصرف بخار در تابستان ها شده و در نتیجه کارکرد دیگ ها و راندمان آنها بهبود قابل توجهی خواهد یافت.


و - بازگشت سرمایه گذاری اولیه :

چیلرهای جذبی به دلیل نیاز کمتر به برق در مقایسه با چیلرهای تراکمی ، هزینه های کارکردی را کاهش می دهند. اگر اختلاف قیمت یک چیلر جذبی و یک چیلر تراکمی هم ظرفیت را به عنوان میزان سرمایه گذاری و صرفه جویی سالانه از محل کاهش یافتن هزینه های انرژی را به عنوان بازگشت سرمایه در نظر بگیریم ، می توان با قاطعیت گفت که بازگشت سرمایه گذاری صرف شده برای نصب چیلرهای جذبی با شرایط بسیار خوبی صورت خواهد گرفت.

ز - کاسته شدن صدا و ارتعاشات :

ارتعاش و صدای ناشی از کارکرد چیلرهای جذبی به مراتب کمتر از چیلرهای تراکمی است. منبع اصلی تولید کننده صدا و ارتعاش در چیلرهای تراکمی، کمپرسور است. چیلرهای جذبی فاقد کمپرسور بوده و تنها منبع مولد صدا وارتعاش در آنها پمپهای کوچکی هستند که برای به گردش درآوردن مبرد و محلول لیتیم برماید کاربرد دارند. میزان صدا و ارتعاش این پمپهای کوچک قابل صرف نظرکردن است.


ح - حذف مخاطرات زیست محیطی ناشی از مبردهای مضر:

چیلرهای جذبی بر خلاف چیلرهای تراکمی از هیچ گونه ماده CFC یا HCFC که موجب تخریب لایه ازن می شوند ، استفاده نمی کنند. لذا برای محیط زیست خطری ایجاد نمی نمایند. چیلرهای جذبی غالباً از آب به عنوان مبرد استفاده می کنند. یک چیلر جدید در هر شرایطی ،یک سرمایه گذاری بیست و چند ساله است. تغییرات دائمی قوانین و مقررات استفاده از مبردها موجب می شود تا استفاده از مبردی طبیعی مانند آب در چیلرهای جذبی گزینه ای بسیار قابل توجه به شمار آید.

ط- کاستن از میزان تولید گازهای گلخانه ای و آلاینده ها :

میزان تولید گازهای گلخانه ای (مانند دی اکسید کربن) که تأثیر قابل توجهی در گرم شدن کره زمین دارند و آلاینده ها (مانند اکسیدهای گوگرد ، اکسیدهای نیتروژن و ذرات معلق) توسط چیلرهای جذبی در مقایسه با چیلرهای تراکمی بسیار کمتر است

معرفی چیلر تراکمی 


چیلر های تراکمی دارای سه بخش اصلی کمپرسور (متراکم کننده)، کندانسور(تقطیر کننده) و اواپراتور(تبخیر کننده) هستند.
در چیلر های تراکمی ماده مبرد در اثر عمل پمپ گونه کمپرسور متراکم می شود و پس از افزایش فشار و دما به سمت کندانسور جریان می یابد. گاز داغ ضمن تبادل حرارت با آب ارسالی از سوی برج خنک کن یا هوای خنک در کندانسور تقطیر شده و بصورت مایع داغ ، کندانسور را به سمت شیر انبساطی در ورودی اواپراتور ترک می کند. عبور مایع مبرد از شیر انبساطی توام با افت فشار است; از این رو مایع، آمادگی لازم برای تبخیر را در داخل اواپراتور کسب می کند و پس از ورود به فضای اواپراتور با جذب حرارت از لوله های آب سیستم( آب تغذیه کننده وسائل تبادل حرارت همچون فن کوئل) تبخیر می شود و بصورت گاز از طریق لوله مکش به کمپرسور باز می گردد و چرخه سرمایش بار دیگر از سر گرفته می شود. رایج ترین روش طبقه بندی جیلر های تراکمی بر اساس کمپرسور و کندانسور صورت می گیرد.

**کمپرسور یا متراکم کننده در انواع مختلف نقش پمپاژ و تراکم ماده مبرد را در یک چرخه سرمایشی به عهده دارد. گوناگونی کمپرسور می تواند وجه تمایزی در انواع جیلر های تراکمی باشد. کمپرسور های رفت و آمدی، دوار، گریز از مرکز، حلزونی و اسکرال از انواع مختلف کمپرسور هستند که در سیستم های تراکمی سرمایشی کاربرد دارند.

**کندانسور گاز مبرد را بعد از بعد از تراکم تبدیل به مایع می کند. کندانسورها برای مایع نمودن ماده مبرد باید به نحوی خنک شوند. عامل خنک کن می تواند جریان هوا یا آب باشد. کندانسور ها بر اساس نحوه خنک شدن و تقطیر گاز داغ در سه گروه کندانسور های آبی، هوایی و تبخیری طبقه بندی می شوند.

**کندانسور هوایی با دارا بودن یک یا چند باد زن و عبور هوا از روی کویل حاوی گاز داغ موجب تقطیر مبرد می شود. کندانسور های هوایی برای مناطقی که رطوبت نسبی هوا بالاست کاربرد بیشتری دارد.

**چیلر مجهز به کمپرسور های اسکرال Scroll:
یکی از انواع کمپرسور که امروزه در دنیا شدیداً مورد توجه قرار گرفته، کمپرسور های Scroll می باشند.
این کمپرسور ها از دو حلزون که یکی ثابت و دیگری متحرک است تشکیل شده است. حرکت حلزون متحرک باعث فشرده شدن گاز بین این دو شده و فشار لازم را در خروجی ایجاد می کند. این نوع کمپرسور ها دارای مزایای فراوانی می باشند که باعث جایگزین شدن آنها بجای کمپرسور های رفت و برگشتی شده است که برخی از مهمترین این مزایا بشرح زیر است:
1-طول عمر بالا و نگهداری آسان:
این نوع کمپرسور ها پایین ترین نرخ خرابی (Failure Rate) را در بین سایر انواع کمپرسور ها دارند و نگهداری آنها بسیار ساده است. این مهم بدلیل وجود خصوصیات زیر بدست آمده است:
الف- تعداد قطعات متحرک کمتر نسبت به سایر انواع.
ب- مقاومت در مقابل بازگشت مایع به کمپرسور (که یکی از بزرگترین علت های خرابی در کمپرسور های رفت و برگشتی است)بدلیل عدم وجود (Valve plate) و همچنین روش متراکم کردن گاز در این نوع کمپرسور ها.
ج- گشتاور استارت پایین; زیرا این نوع کمپرسور ها بدلیل روش خاص متراکم کردن گاز عملا بدون بار راه اندازی می شوند.
د- سیستم های حفاظتی الکترونیکی داخلی برای موتور.
و- سیستم حفاظتی داخلی در مقابل دمای بیش از حد ورودی.

2-کارکرد آرام، بدون صدا و لرزش:
کمپرسورهای Scroll کم صداترین کمپروسور ها در محدوده کار خود می باشند بطوریکه صدای تولید شده توسط آن ها در مقایسه با کمپرسور های بسته رفت و برگشتی 60db کمتر است، همچنین بدلیل ماهیت چرخشی کار، این کمپرسور ها در مقایسه با حرکت رفت و برگشتی در کمپرسورها تقریبا بدون لرزش هستند.

3-COP بالاتر:
COP این کمپرسور ها نسبت به انواع دیگر به مقدار قابل ملاحظه ای بیشتر است، بطوریکه در برخی موارد در مقایسه با کمپرسور های رفت و برگشتی COP آن ها تا حدود 20 درصد بالاتر است، این به معنی مصرف برق کمتر و نیاز به کندانسور کوچکتر در تناژ مساویست.

**چیلر هوایی ماجولار (Modular Air-cooled Chiller)
علاوه بر تمام موارد ذکر شده، در اینگونه چیلر ها نحوه عملکر بصورت قدم به قدم است; به این معنی که اگر میزان مصرف کمتر باشد، کمپرسور تماماً زیر بار نرفته و مرحله به مرحله با افزایش مصرف، تمام ظرفیت کمپرسور زیر بار خواهد رفت، که اساسی ترین مزیت این کار صرفه جویی در میزان مصرف برق می باشد.
در اینگونه چیلرها نیازی به برج خنک نیست و کندانسور هوایی جایگزین برج خنک کنده گشته است که این موضوع در مناطق مرطوب از آنجا که برج خنک کننده به خوبی جواب نمی دهد بسیار حائز اهمیت می باشد

منبع باشگاه مهندسان

نظرات  (۰)

هیچ نظری هنوز ثبت نشده است

ارسال نظر

ارسال نظر آزاد است، اما اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید می توانید ابتدا وارد شوید.
شما میتوانید از این تگهای html استفاده کنید:
<b> یا <strong>، <em> یا <i>، <u>، <strike> یا <s>، <sup>، <sub>، <blockquote>، <code>، <pre>، <hr>، <br>، <p>، <a href="" title="">، <span style="">، <div align="">