اصول کار چیلر جذبی

Chillers-at-Kohler-Mexico-300x183 اصول کار چیلر جذبی
اصول کار چیلر جذبی
در چیلرهای جذبی مایع مبرد آب است.
برای آب گرمای نهان تبخیر در ۱۰۰ درجه سانتیگراد برابر ۵۲۵ کیلوکالری بر کیلوگرم است .
دمای جوش آب را می توان پایین آورد اگر فشار در سطح آب را پایین بیاوریم ،
مثلا اگر فشار مطلق آب ۰٫۵ اتمسفر صنعتی باشد ،
دمای جوش ۸۱ درجه سانتیگراد و در یکصدم اتمسفر،
آب در ۴٫۵ درجه سانتیگراد می جوشد .
برعکس هر چه فشار بیشتر شود ، درجه حرارت جوش نیز زیادتر می شود،
مثلا اگر فشار به ۳٫۵ اتمسفر برسد، آب در ۱۴۷ درجه سانتیگراد می جوشد .
در چیلرهای جذبی مایع دیگری نیز به عنوان ابزوربر ( جذب کننده ) برای جذب بخارهای آب وجود دارد
که بیشتر از محل لیتیوم بروماید برای این منظور استفاده می شود.
زیرا این محلول دارای قدرت جذب بخار آب زیاد است و سمی و قابل انفجار نیست و همچنین ایجاد ترکیبات مضر نمی کند .
برای درک بهتر کار این نوع چیلرها مراحل مختلف تشریح می شود :
اگر دو ظرف داشته باشیم که در یکی آب و در دیگری محلول لیتیوم بروماید باشد
و فرض کنیم که هوا بوسیله پمپ خلاء از این ظروف تخلیه شده باشد ،
ظرفی که آب در آن است تبخیر کننده (اواپراتور) و ظرفی که در آن لیتیوم بروماید است ابزوربر می رود و به وسیله محلول لیتیوم بروماید جذب می شود.
از طرفی در نتیجه ی تبخیر قسمتی از آب در اواپراتور ، درجه حرارت آب باقی مانده کاهش می یابد برای اینکه از سرمای حاصله در اواپراتور استفاده شود ، یک کویل که در آن جریان دارد.
آب وارد کویل می شود و پس از طرف دیگر خارج می شود .
آب سرد شده برای خنک کردن ساختمان موردنظر به کار می رود .
حال برای بهتر کردن کیفیت کار وراندمان سیستم ، دو پمپ به شرح زیر اضافه می کنیم :
پمپ مایع مبرد :
این پمپ آب را روی کویل می ریزد و شدت تبخیر آب را زیاد می کند .
پمپ ابزوربر : این پمپ محلول لیتیم بروماید را به صورت اسپری در ابزوربر می پاشد و در نتیجه قدرت جذب آنرا بالا می برد .
اضافه کردن این دو پمپ ، راندمان سیستم را بالا می برد، اما دو اشکال اساسی باقی می ماند :
یکی این که محلول لیتیم بروماید مرتبا بخار آب را جذب می کند و رقیق می شود
و در نتیجه قدرت جذب کنندگی خود را از دست میدهد .
برای رفع این مشکل، به سیستم یک ژنراتور و یک پمپ اضافه می کنیم
و محلول لیتیم بروماید به ویسله این پمپ به ژنراتور می رود
و به وسیله بخار حرارت داده می شود و در اثر حرارت، آبی را که جذب کرده است .
به صورت بخار خارج می شود و محلول مجددا غلیظ میشود و به ابزوربر بر می گردد .
برای رفع مشکل دوم ، به سیستم اخیر یک کندانسور ( تقطیر کننده ) اضافه می کنیم
تا بخار آبی که از ژنراتور خارج می شود به کندانسور برود و به مایع تبدیل شود
و دوباره به اواپراتور بر گردد و در نتیجه یک مدار بسته تشکیل می شود.
حال برای تکمیل سیستم و بالا بردن راندمان کار ،
یک مبدل حرارتی بین ژنراتور و ابزوربر قرار می دهیم
تا از یکطرف محلول رقیقی را که از ابزوربر به ژنراتور می رود، گرم کند و از طرف دیگر محلول غلیظی را که از ژنراتور به ابزوربر بر می گردد ، خنک کند .
با توجه به این که هر چه درجه حرارت محلول لیتیوم بروماید پایین تر باشد،
می تواند آب بیشتری جذب کند،
بنابراین برای خارج کردن گرمای حاصل از انحلال در ابزوربر و بالا بردن قدرت جذب لیتیوم بروماید ، یک کویل در ابزوربر قرار می دهیم که داخل آن آب سرد ( از برج خنک کننده ) جریان یابد .
در بعضی از مدل ها پمپ ابزوربر را حذف می کنند و جریان محلول در اثر اختلاف فشار انجام می گیرد.
نکته قابل ذکر این است که محلول حاصل در ژنراتور، تحت نیروی جاذبه و اختلاف فشار، از مبدل حرارتی عبور می کند
( به وسیله محلول رقیق سرد می شود )
و به وسیله یک ادوکتور ( که نوعی مخلوط کن است )
با محلول رقیق مخلوط می شود محلول مخلوط را تشکیل میدهد و این مخلوط به افشانک های ابزوربر می رود.
فشار مطلق کندانسور و ژنراتور تقریبا مساوی وبرابر یک دهم اتمسفر است
که معمولا در یک پوسته قرار می گیرند و فشار اواپراتور و ابزوربر حدود یک صدم اتمسفر است .
در یک پوسته قرار داده می شودبا توجه به فشار موجود در اواپراتور ، آب در ۴٫۵ درجه سانتیگراد می جوشد و در نتیجه درجه حرارت آب سرد تا حدود ۷ درجه سانتیگراد می رسد .
چیلر جذبی تک اثره
چیلرهای ابزربشن تک اثره قدیمی ترین و اولین نسل چیلرهای ابزربشن در دنیا می باشند
که کمترین بازدهی را در قیاس با سایر انواع چیلرهای جذبی دارا می باشند .
پارامتر ضریب عملکرد یا C.O.P در دستگاههای برودتی از جمله چیلرهای جذبی بیانگر میزان بازدهی دستگاه می باشد .
این پارامتر بیانگر میزان بهره برداری کامل ازانرژی حرارتی ممکن مصرفی در چیلرهای جذبی است.
مقادیر بالاتر C.O.P نشان دهنده مصرف بهینه انرژی حرارتی می باشد.
بطور مثال
چیلرهای ابزربشن تک اثره در میان کلیه مدلهای چیلر جذبی حتی با بهترین طراحی دارای ضریب عملکرد ۷۵ درصد می باشند .
درحالیکه در مدلهای شعله مستقیم (گازسوز)ضریب عملکرد ۱/۲ بوده که نشان دهنده مصرف انرزی کمتر و در نتیجه هزینه راهبری ارزانتر می باشد .
شرایط استفاده از چیلر جذبی تک اثره:
وجود مقادیر لازم بخار با فشار یک اتمسفر یا آب داغ بالای ۱۰۰سانتیگراد اصلی ترین پیش نیاز استفاده از این نوع چیلرها می باشد .
البته تولید وانتقال بخار با دبی مورد نظر مستلزم نصب تجهیزات مورد نیاز می باشد .
که در صورت مهیا نبودن خطوط و ایستگاههای تقلیل فشار و یا دیگهای اب داغ تحت فشار با منبع انبساط بسته استفاده از چیلرهای تک اثره بخار توصیه نمی گردد.
همواره در چنین شرایطی چیلر جذبی گازسوز انتخابی مناسبتر می باشند .
در پروژه های بیمارستانی و به طور عمومی در تاسیساتی که به غیر از ابزربشن تک اثره مصرف کننده بخار یک اتمسفری دیگری هم وجود دارد استفاده از ابزربشن تک اثره با توجه به قیمت آن کاملا توجیه پذیر می باشد .
مزایای چیلرهای یک اثره:
۱٫ استفاده از بخار با فشار پائین:
این چیلرها برای کار با فشار بخار ۱ atmg طراحی و ساخته میشوند.
۲٫ راندمان مناسب:
چیلرهای بخار Single Effect دارای COP واقعی بالا ۰٫۷ هستند که برای این نوع چیلرها بسیار مناسب و قابل قبول است.
۳٫ سیستم Purge با راندمان بالا سیستم Purge این چیلر ها از نوع Ejector با راندمان بالا بوده که نوع مرسوم در تمامی چیلرهای جذبی روز دنیا می باشد.
۴٫ نصب شیر کنترل روی کندانس:
طراحی خاص این چیلرها باعث شده تا بتوان شیر کنترل را بجای بخار ورودی روی کندانس خروجی تعبیه نمود که این امر باعث کوچک شدن شیر کنترل و حذف تله بخار از سیستم میگردد .
۵٫ سیستم کنترل PLC:
سیستم کنترل این چیلرها از نوع PLC و با قابلیت های بالا میباشد
۶٫ امکان نصب تجهیزات جنبی:
سه نوع سیستم جنبی برای راهبری و نگهداری ساده تر این نوع چیلرها بصورت Optional بر روی آنها قابل نصب میباشد.
سیستمهای جنبی قابل نصب به صورت Optional
۱٫ سیستم هوشمند جهت رفع کریستال اتوماتیک :
چیلرهای جذبی Single Effect بصورت استاندارد مجهز به لوله (J-tube) برای رفع کریستالهای خفیف هستند اما برای موارد جدی تر امکان تعبیه یک سیستم هوشمند پیشگیری و رفع کریستال روی چیلر وجود دارد.
این سیستم با ویژه بطور دائم وضعیت PLC استفاده از تعدادی سنسور و یک چیلر را تحت کنترل داشته و در صورت نزدیک شدن به مرحله کریستالیزاسیون و یا شروع کریستال ، بطور اتوماتیک تمهیدات لازم برای رفع آنرا به عمل آورده و پس از رفع کریستال مجددا چیلر را به شرایط کارکرد معمولی برمیگرداند .
۲٫ سیستم جلوگیری از بروز پدیده کریستالیزاسیون در هنگام قطع برق:
از آنجا که در هنگام کار چیلر جذبی محلول در نقاط مختلف چیلر در جریان است.
هنگام خاموش شدن چیلر عملیاتی موسوم به رقیق سازی باید انجام گیرد ،
این کار بطور اتوماتیک توسط سیستم کنترل چیلرهای جذبی انجام میشود
ولی چنانچه برق بصورت ناگهانی قطع شود بدلیل عدم انجام این عملیات ، محلول غلیظ کم کم سرد شده و کریستاله میگردد ، لذا هنگام استارت مجدد لازم است عملیات وقت گیر و احیانا پرهزینه رفع کریستال انجام گیرد .
برای اجتناب از این مسئله میتوان سیستمی به نام :
PCL (Positive Concentration Limit) را به صورت Optional روی چیلرنصب کرد.
۳٫ سیستم Standby:
کاهش بار در یک چیلر جذبی باعث کاهش خود به خودی غلظت محلول لیتیم بروماید میگردد.
از آنجا که چیلر یک سیستم کاملا بسته است.
مبرد مورد نیاز برای این منظور از مخزن اواپراتور تامین میگردد .
لذا معمولا در بارهای کمتر از ۲۰ % بار نامی مبرد موجود
در این مخزن تمام شده و باعث بروز پدیده کاویتاسیون در پمپ میگردد که این پدیده میتواند پمپ مبرد را از بین ببرد .
لذا بطورمعمول چیلرهای جذبی نباید از بارهای کمتر از ۱۵ % الی ۲۰ % بار نامی خود کار کنند ،
بنابراین در فصل بهار و اوایل پائیز ویا حتی در شبهای تابستان ممکن است
این پدیده اتفاق بیفتد ، دراین حال اپراتور باید چیلر را خاموش نماید ،
لیکن بدلیل یکنواخت و خسته کننده بودن کار اپراتورها ، آنها معمولا متوجه این مسئله نشده و این عمل را انجام نمیدهند و لذا بتدریج پمپ مبرد از بین خواهد رفت .
برای جلوگیری از این پدیده ، امکان نصب یک سیستم مراقبت میکروپرسسوری
روی چیلرهای جذبی وجود دارد که این سیستم میزان بار چیلر را کنترل نموده و هنگامی که این مقدار به کمتر از ۲۰ % بار نامی برسد، چیلر را وارد حالت Standby کرده و با افزایش مجدد بار دوباره بطور اتوماتیک آنرا روشن مینماید.
بنابراین چیلر میتواند بدون هیچ اشکالی از صفر درصد الی صد در صد بار نامی کار کند.
با تعبیه تجهیزات Optional بالا مقدار زیادی از بار مسئولیت اپراتور نگهدار چیلر کاسته شده و عملا نگهداری و راهبری دستگاه بسیار ساده تر میشود ،
این مسئله با توجه به کمبود اپراتورهای متخصص در این زمینه میتواند بسیار مفید باشد .