اولین سیستم های سرمایش جذبی شعله مستقیم، از نوع آمونیاکی بودند که مصارف زیادی به عنوان یخچال خانگی داشتند. از این رو می توان نتیجه گرفت تکنولوژی چیلرهای جذبی شعله مستقیم مقدم تر از چیلرهای جذبی بخار و آب گرم می باشد. چیلر جذبی شعله مستقیم یا دایرکت فایر اولیه همگی از نوع آمونیاکی بودند، در صورتی که چیلرهای مورد بحث در این قسمت از نوع لیتیوم بروماید و مبرد آب مقطر می باشد. امروزه چیلر های جذبی شعله مستقیم به صورت چیلر جذبی دو اثره طراحی و ساخته می شوند.
چیلر جذبی شعله مستقیم دارای دو امتیاز بزرگ نسبت به سایر چیلرهای جذبی می باشد . اول این اینکه نیازی به مولد گرمایی جداگانه ندارند و از این لحاظ خودکفا هستند. دوم اینکه به دلیل در اختیار داشتن سیستم احتراق ، امکان استفاده از آن ها در هر دو فصل تابستان و زمستان، به منظور سرمایش و گرمایش وجود دارد که این عوامل باعث کاهش چشم گیر سطح موتورخانه و لوله کشی ها و انواع دیگ های گرمایش می شود. ظرفیت چیلرهای دایرکت فایر عموما براساس ظرفیت سرمایش انتخاب می شوند. و جهت انتخاب ظرفیت گرمایش به نحوی است که در مناطق سردسیر و معتدل مقرون به صرفه و منتطقی نبوده است. همچنین با توجه به استهلاک بالا، در صورت استفاده دو فصلی هزینه نگهداری و راهبری بالا آن ها ، استفاده از چیلر ابزوربشن به صورت دو فصلی چندان اقتصادی نمی باشد.
امروزه انواع چیلر جذبی شعله مستقیم یا دایرکت فایر به صورت چیلر جذبی دو اثره ساخته می شوند و بر همین اساس به خودی خود شامل تمام مزایا و معایب چیلرهای دو اثره می شوند و در عین حال چیلرهای دو اثره دارای سه الگوی جریان، با عنوان سری ، موازی و موازی معکوس می باشند. که به صورت تکمیلی می پردازیم . ضریب بهره چیلرهای جذبی شعله مستقیم دو اثره، در بهترین شرایط به مقدار 1.2 می رسد که از این لحاظ برتری قابل توجهی نسبت به چیلرهای یک اثره دارد.
اجزای چیلرهای جذبی شعله مستقیم
- اواپراتور: مبدلی است پوسته و لوله که از طریق آن گرمای آب چیلد ساختمان گرفته می شود و مبرد در داخل محفظه آن تبخیر می گردد
- ابزوربر: در این مبدل، بخار مبرد توسط لیتیوم بروماید جذب می گردد و با توجه به گرماده بودن این فرایند ، آب برج خنک کننده در داخل تیوب های آن جریان دارد.
- ژنراتور دما بالا: سلوشن رقیق شده بعد از مبدل دمایی وارد ژنراتور دما بالا شده و لیتیوم بروماید را با استفاده حرارت مشعل تا مقدار متوسط غلیظ می کند.
- مبدل های دما بالا و دما پایین: محلول لیتیوم بروماید رقیق خروجی از ابزوربر ابتدا جهت تبادل دما با محلول غلیظ وارد ژنراتور دما پایین و سپس وارد ژنراتور دما بالا شده و با محلول غلظت متوسط تبادل حرارتی کرده سپس وارد ژنراتور دما بالا شده.
- ژنراتور دما پایین: بخار تبخیر شده در ژنراتور دما بالا از طریق لوله ها عبور کرده به سمت ژنراتور دما پایین رفته ، که گرمای نهان این بخار باعث تبخیر مبرد، در سلوشن غلظت متوسط شده و لیتیوم بروماید کاملا غلیظ می شود.
- کندانسور : بخار مبرد در ژنراتور دما پایین به سمت کندانسور رفته و در آنجا تقطیر می شود.
اجزای چیلر جذبی شعله مستقیم
دسته بندی چیلر جذبی دو اثره
در این دسته بندی چگونگی مسیر جریان در دو ژنراتور دما بالا و پایین ، مبنایی برای طرح سه گونه ای مختلف چیلر جذبی دو اثره می باشد که هر یک از آن ها براساس مسیر جریان نامگذاری شده اند. چیلرهای جذبی دواثره با جریان سری، چیلرهای دواثره با جریان موازی و چیلرهای جذبی دو اثره با جریان موازی معکوس ، که انواع سه گانه این گونه چیلرهاست.
چیلرهای جذبی جریان سری
شماتیک چیلر جذبی جریان سری
در این دسته از چیلر های جذبی محلول رقیق به وسیله پمپ سلوشن به طرف ژنراتور دما بالا می رود. در ژنراتور مقداری از مبرد تبخیر و به سمت ژنراتور دما پایین سوق داده می شود. و محلول جاذب مقداری غلیظ می شود. این محلول غلظت متوسط به سمت ژنراتور دما پایین جریان می یابد و در آنجا به وسیله بخار مبرد تولید شده در ژنراتور دما بالا غلیظ تر شده و محلول غلیط به ابزوربر برگشته و دوباره سیکل تکرار می شود.
همان طور که در شکل بالا مشاهده میکنید در چیلرهای جذبی دواثره جریان سری ، جریان سلوشن به صورت سری بعد از خروج از ابزوربر به ترتیب وارد از مبدل حرارتی دما کم ، مبدل حرارتی دما بالا، ژنراتور دمای زیاد، مبدل حرارتی دمای زیاد، مبدل حرارتی دمای زیاد ، ژنراتور دمای کم و مبدل حرارتی دما کم عبور کرده و وارد ابزوربر می گردد.
سیستم های جریان سری به عنوان عمده ترین طرح های چیلرهای جذبی دو اثره در سالیان دراز می باشد که به دلیل کفایت یک پمپ جهت جریان ژنراتور دما بالا و ساده بودن کنترل آن می باشد. اگرچه چیلر های ابزوربشن جریان سری احتیاج به مبدل های بزرگتری نسبت به مبدل های دیگر جهت رسیدن به COP مشابه آن ها دارند.
چیلر جذبی دواثره جریان موازی
شماتیک چیلر جذبی جریان سری
در چیلر جذبی دواثره جریان موازی ، محلول رقیق بعد از خروج از ابزوربر به دو بخش تقسیم شده و به طور موازی وارد هر دو ژنراتور دما بالا و دما پایین می شود. جریان های مذکور هر کدام به طور جداگانه غلیظ شده و قبل از ورود به ابزوربر با هم ترکیب می شود.
در چیلرهای ابزوربشن دو اثره می توان به یک پمپ سلوشن مجهز شود همانند شکل بالا که یک عملکرد ویژه جهت کنترل جریان سلوشن به سمت ژنراتور دما پایین مجهز شود و یا پمپ سوم جهت کنترل رنج های مختلف کنترل ظرفیت، به آن اضافه گردد.
چیلرهای جذبی جریان موازی معکوس
شماتیک چیلر جذبی جریان موازی معکوس
در چیلرهای جذبی دو اثره جریان موازی معکوس، محلول رقیق سلوشن ابتدا از طریق مبدل حرارتی دما پایین، وارد ژنراتور دما پایین شده و سپس به دو جریان تقسیم می شود. بخشی از آن پس از گذر از مبدل حرارتی دما بالا، وارد ژنراتور دما بالا می شود و قسمت دیگری از آن در محل مبدل های حرارتی دما بالا و دما پایین با محلول غلیظ خروجی از ژنراتور دما پایین مخلوط می شود. این سیستم کاربرد زیادی در چیلرهای جذبی شعله مستقیم دارد و بازده آن نسبت به دو حالت سری و موازی بالاتر می باشد.
سیکل کارکرد چیلر جذبی دایرکت فایر
سیکل عمکرد چیلر جذبی شعله مستقیم در حالت سرمایش
چرخه سرمایشی نمایش داده شده در شکل بالا از نوع شعله مستقیم دواثره است. همان گونه که مشاهده می شود آب مقطر در اواپراتور، تحت فشار 6.8 میلی متر جیوه مطلق با گرفتن گرما از آب داخل کویل سیستم سرمایشی ساختمان تبخیر شده و جذب لیتیوم بروماید موجود در ابزوربر می شود. محلول رقیق 58.5 درصد توسط پمپ ژنراتور دما پایین از مبدل دما پایین عبور کرده و وارد ژنراتور دما پایین دما پایین می شود. محلول پس از تغلیظ اولیه از ژنراتور خارج و به دو بخش تقسیم می شود. محلول ورودی به ژنراتور دما بالا که دارای غلظت متوسطی است در مجاورت شعله مستقیم، آب بیشتری از دست می دهد و غلیظ تر می شود. بخار آب جدا شده از محلول از ژنراتور دما بالا راهی ژنراتور دما پایین می شود تا موجب تغلیظ محلول رقیق اولیه شود و سپس به همراه بخار آب جدا شده در ژنراتور دما پایین وارد کندانسور می شود. بخار مبرد در کندانسور تقطیر شده و به اواپراتور باز می گردد. از سوی دیگر محلول غلیظ ایجاد شده در ژنراتور در ژنراتور دما بالا پس از گذر از مبدل دما پایین به ابزوربر باز می گردد و به این ترتیب چرخه سرمایش کامل می گردد.
سیکل عمکرد چیلر جذبی شعله مستقیم در حالت گرمایش
در تصویر بالا چرخه چیلر جذبی شعله مستقیم را در حالت گرمایش نشان می دهد. در چرخه گرمایش، تبخیری در اواپراتور صورت نمی گیرد بلکه محلول گرم شده توسط دو ژنراتور دما پایین و بالا در اختیار محفظه اواپراتور – ابزوربر قرار می گیرد تا گرمای خود را به جاری در کویل دهد در این چرخه کندانسور و خط آب خنک کننده برج کاملا غیر فعال می باشد.
در برخی از مدل ها بخار ایجاد شده در ژنراتور بالا به طور مستقیم و از معبر کنارگذری وارد محفظه اواپراتور- ابزوربر شده و پس از گرم کردن آب داخل کویل اواپراتور تبدیل به مایع شده و به همراه محلول ابزوربر بار دیگر وارد ژنراتور دما بالا می شود. در این گونه مدل ها، ژنراتور دما پایین نقشی در سیکل گرمایش ندارد. در این گونه از چیلرهای جذبی دایرکت فایر یک شیر در چرخه تابستانی بسته است در زمستان باز شده و ارتباط مستقیمی را بین ژنراتور دما بالا و محفظه اواپراتور برقرار می کند در شکل بالا شیر B را مشاهده می کنید که به صورت دستی باز و بسته می شود.
مشعل چیلر جذبی شعله مستقیم
اجزای مشعل چیلر جذبی شعله مستقیم
قسمت اصلی انرژی حرارتی داده شده به چیلر ابزوربشن توسط مشعل انجام می گیرد. این مشعل شامل یک موتور الکتریکی و جرقه زن الکتریکی می باشد که با ترکیبب سوخت و هوا، باعث ایجاد اشتعال می شود. این مشعل بر روی قسمت ژنراتور دما بالا نصب می گردد و ساختمان مکانیکی خط گاز آن شامل فیلتر، رگلاتور و شیر برقی می باشد و بخش الکتریکال آن جهت ارتباط با مرکز کنترل چیلر جذبی، شامل یک رله می باشد که عملکرد ساختمار مشعل را به طور کامل کنترل می کند و همچنین جهت کنترل ظرفیت چیلر جذبی با توجه به دمای آب چیلد ، ظرفیت مشعل به وسیله یک موتور دمپر و جریان آنالوگ 4-20 میلی آمپر که از کنترلر موتور دمپر مشعل را تنظیم و میزان باز بودن دمپر ورود هوا تغییر میکند که موجب تغییر ظرفیت مشعل می گردد.
مشعل چیلر جذبی شعله مستقیم کریر
سیستم پرچ و وکیوم چیلر جذبی شعله مستقیم
سیستم پرچ چیلر جذبی
چیلر جذبی یک ماشین کارکرد در خلا می باشد که شامل دو فشار کارکرد که این فشار در قسمت LOW آن فشار مطلق 0.01 اتمسفر و قسمت HIGH آن 0.1 فشار اتمسفر ، فشار کارکرد شان میباشد. بنابراین در صورت بروز هرگونه نشتی و شکستن وکیوم باعث بروز مشکلات از قبیل عدم کارکرد صحیح ، کریستال شدن و غیره میباشد. به طور معمول میتوان گفت حدود نود درصد مشکلات کارکردی چیلر جذبی شامل حضور گازهای غیر قابل تقطیر در چیلر میباشد. این گازها به دو صورت در چیلر جذبی ظاهر می شود.
- اول به واسطه واکنش های شیمیایی و احتمال خوردگی در داخل محفظه چیلر
- دوم ورود هوا به داخل چیلر به واسطه سهل انگاری یا وجود نشتی
این گازها در قسمت ابزوربر باعث کاهش انتقال حرارت و افزایش فشار محفظه می شود که باعث کاهش فرایند جذب در لیتیوم بروماید می گردد. همچنین در قسمت کندانسور با افزایش فشار و کاهش قابلیت جذب، فرایند تقطیر مبرد را مختل می کند.
اما به طور کلی با وجود واکنش های شمیایی در چیلر جذبی، وجود این گازها در مقیاس کم نرمال می باشد؛ این گازها از قبیل H2 ،N2 ، O2 و… که در دمای معادل فشار اشباع چیلر جذبی، قابل کندانس نمی باشد . سیستم پرچ به طور اتوماتیک این گازهای غیر قابل کندانس را از داخل چیلر جذبی به سمت محفظه پرچ خارج می کند.
سیستم پرچ چیلر شعله مستقیم کریر
با توجه به اینکه بیشتر این گازها در ابزوربر جمع می شوند؛ حال برای پرچ کردن این گازها از محفظه فشار پایین ابزوربر باید به وسیله قطعه ای به نام اداکتور فشار کمتری ایجاد کرده و این گازها را از ابزوربر خارج می کنیم . اداکتور دارای نازلی است که دهانه خروجی آن به صورت شیپوره ای منتهی می شود. جریان مایع با فشار پمپ ابزوربر از دهانه تنگ نازل عبور کرده و در ورودی شیپوره موجب کاهش فشار و مکش می شود و در صورتی که ورودی شیپوره به معابر دیگری نیز راه داشته باشد ، سیال دیگر نیز در اثر کاهش فشار دهانه شیپوره به داخل آن کشیده
اداکتور
همان طور که در سیستم پرچ چیلرهای شعله مستقیم کریر می بینید، یک انشعاب از خروجی پمپ سلوشن توسط اداکتور مخلوط محلول خروجی پمپ و به همراه گازهای کشیده شده از ابزوربر به محفظه پرچ تانک فرستاده می شود. این مخزن همانند یک جداکننده گاز محلول سلوشن را از گازهای غیرقابل تقطیر جدا می شود وگازهای غیر قابل تقطیر به سمت بالای مخزن رفته و محلول در پایین مخزن پرچ تانک دخیره و از طریق لوله سرریز ژنراتور به ابزوربر برمیگردد.
سیستم پرچ چیلر جذبی شعله مستقیم 16DN
گازهای غیر قابل از سمت بالای محفظه پرچ خارج می شود بیشتر گازهای تولید شده در چیلر جذبی ، گاز هیدروژن می باشد و دستگاه های وکیوم به دلیل کوچک بودن اتم آن قابلیت مکیدن آن را ندارند برای همین جهت خروج گاز هیدروژن، استفاده از سلول پالادیوم (palladium cell ) بسیار موثر است ، زیرا پالادیوم در دمای بین 200 تا 300 درجه سانتی گراد بسیار میل فوق العاده ای به جذب هیدروژن دارد. این سلول که توسط یک گرم کن الکتریکی دمای آن بالا رفته هیدروژن را جذب و سپس گاز هیدروژن را می سوزاند.
حال جهت دفع دیگر گازهای غیر قابل تقطیر ، این گازها در مخزن ذخیره گازهای غیر قابل تقطیر، انباشته می شود و بعد در دوره های زمانی (مثلا دو هفته یکبار) و همچنین در هنگام تغییر فصل و سریس چیلر جذبی، توسط پمپ وکیوم از محفظه به سمت محیط بیرون خارج می گردد.
تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس
برداشت از مطالب سایت تنها با ذکر منبع و لینک سایت مجاز می باشد
