بررسی جامع اجزای چیلر جذبی

چیلر جذبی یکی پر کاربرد ترین چیلرهای تولید شده در جهان میباشد این چیلر با گرفتن انرزی گرمایی و تبدیل آن به برودت باعث صرفه جویی بالایی در مصرف برق میگردد. همچنین در مواردی که انرژی گرمایی به صورت فراوان و ارزان در دسترس است (مانند پالایشگاه ها نیروگاه ها و پتروشیمی ها…) بسیار کاربرد دارد این چیلر ها در ظرفیت های بالا بسیار گسترده و پر کاربرد هستند.

تولید برودت چیلر جذبی

چیلرهای جذبی مبنای عملکرد آن، جذب آب مقطر توسط لیتیوم بروماید و تبخیر آب مقطر به عنوان مبرد در چیلر می­باشد. همانند شکل زیر مراحل تولید برودت در چهار مرحله انجام میگیرد.

1. ابتدا آب مقطر در فشار خلا با گرفتن گرما از آب چیلد واتر تبخیر می­شود؛ تبخیر مبرد در فشار خلا و در دمای 5 درجه سانتی گراد باعث گرفتن گرمای آب ساختمان میگردد.
2. بخار تبخیر شده توسط لیتیوم بروماید در ابزوربر جذب شده میگردد. محلول لیتیوم بروماید رقیق میگردد سپس توسط پمپ ابزوربر به ژنراتور فرستاده می­شود.
3. در ژنراتور با استفاده از انرژی گرمایی محلول لیتیوم بروماید احیا می­گردد و بخار آب از آن جدا می­گردد. محلول لیتیوم بروماید غلیط جهت جذب دوباره بخار آب مقطر به ابزوربر فرستاده می­شود
4. بخار آب جدا شده به سمت کندانسور فرستاده شده پس از تقطیر در محفظه کندانسور چیلر جذبی به سمت اواپراتور جهت تبخیر و گرفتن گرما فرستاده می­شود.

مراحل تولید برودت در چیلرهای جذبی در شکل بالا به صورت کامل نشان داده است در این مقاله بیشتر سعی در بررسی اجزای چیلرهای جذبی میکنیم.

اجزای اصلی چیلر جذبی

اواپراتور چیلر جذبی

اواپراتور بخش خنک کن چیلر جذبی می باشد که در آن آب تغذیه فن کویل ها و هواسازها، گرمای خود را به مبرد می­دهد و خود خنک شده و موجب تبخیر مبرد می شود مبرد به وسیله نازل ها از قسمت بالا بر روی تیوب ها پاشیده شده موجب انتقال حرارت و تبخیر خود را فراهم می­ آورد. در این محل مبرد (آب مقطر) بر روی سطوح لوله های اواپراتور از طریق نازل هایی پاشیده شده و تبخیر میگردد، و با توجه به اینکه عمل تبخیر یک فرایند گرماگیر است گرمای آب چیلد که در داخل لوله های اواپراتور جریان دارد را جذب میکند. فشار کارکرد در اواپراتور چیلر های جذبی حدود 0.01 بار معادل 6 میلیمتر جیوه میباشد. در این فشار آب مقطر در دمای 5 درجه سانتی گراد تبخیر میگردد و باعث کاهش دمای آب چیلد میگردد. در فشار و دمای مذکور آب سرد با دمای 12 درجه سانتی گراد خروجی 7 درجه سانتیگراد در مدار قرار میگیرد.

ابزوربر چیلر جذبی

با افزایش بخار تولید شده در اواپراتور چیلر، فشار افزایش یافته و شرایط کارکرد چیلر تغییر میکند لذا برای حفظ فشار خلا باید مبرد را به وسیله پاشش محلول لیتیوم بروماید جذب نمود. محلول لیتیوم بروماید به وسیله پمپ ابزوربر بر روی لوله ها پاشیده میگردد و این پاشش باعث جذب بخارات میگردد. دمای ابزوربر به هنگام جذب بخار مبرد افزایش می یابد. آب برج خنک کننده بخشی از گرمای آزاد شده در ابزوربر را گرفته و آن را از سیستم دفع می کند تا این محفظه برای جذب بهتر تا حد مشخصی خنک بماند.

ابزوربر نیز همچون اواپراتور دارای کلکتور و افشانک است که محلول از داخل آن به روی کویل پاشیده شده و به این ترتیب با خنک شدن آن قدرت جذب آب بالاتر رفته و بخار آب بیشتری را از محفظه اواپراتور جذب لیتیوم بروماید می­شود. در چیلر های جذبی تک اثره ابزوربر و اواپراتور در یک پوسته مشترک قرار جای می گیرند و از داخل به هم مرتبط هستند. به این ترتیب بخار حاصل از تبخیر مبرد به طور مستقیم جذب لیتیوم بروماید موجود در ابزوربر می شود. در بعضی از مدل های چیلر جذبی اواپراتور بالای ابزوربر قرار می گیرد تا از احتمال نفوذ لیتیوم بروماید به مبرد کاسته می­شود

دمای 29 درجه سانتی گراد استاندارد آب برج خنک کننده در چیلرهای جذبی در حالت بارکامل دبی آب براساس استاندارد3.6gpm به ازای هر تن تبرید میباشد

ژنراتور چیلر جذبی

محلول رقیق شده لیتیوم بروماید به جهت احیا دوباره باید توسط پمپ چیلر جذبی به ژنراتور ارسال میگردد. در ژنرراتور چیلر جذبی با استفاده از انرژی حرارتی و گرما غلیظ سازی لیتیوم بروماید انجام میگیرد. چیلرهای جذبی تک اثره دارای یک ژنراتور هستند که منبع حرارتی آن ممکن است آب گرم، آب داغ و یا بخار باشد.

ژنراتور های چیلرهای جذبی تک اثره نوعی مبدل پوسته لوله می­باشد که از طریق لوله ها، سیال گرمی همچون آب گرم یا بخار عبور می کنند و محلول لیتیوم بروماید در فضای پوسته غلیط می­شوند ژنراتور انواع چیلرهای جذبی با توجه به سیال گرم کننده به سه دسته زیر تقسیم میگردند

• آب گرم: آب گرم به وسیله دیگ گرمایشی تامین میگردد و به وسیله پمپ آب به ژنراتور ارسال میگردد. مطابق با استاندارد AHRI به ازای هر تن تبرید 2gpm در دمای 90 درجه سانتی گراد در فشار اتمسفریک لازم میباشد.
• آب داغ: فرایند تولید آب داغ با استفاده فشار کاری بالاتر از فشار اتمسفر میباشد. آب داغ دمای بالاتر از 100 درجه سانتی گراد را دارد و دارای کاربردهای مختلف صنعتی و نظامی میباشد. در چیلرهای جذبی با ژنراتور آب داغ به ازای هر تن تبرید، 1gpm در دمای 132 درجه سانتی گراد مورد نیاز میباشد.

• بخار: بخار یکی از پرکاربردترین استفاده از در صنایع میباشد. این کاربرد باعث تولید چیلرهای جذبی با ژنراتور بخار در سراسر دنیا بسیار گسترده باشد. چیلرهای جذبی به انواع چیلر جذبی تک اثره و چیلرجذبی دواثره تقسیم میگردد. در چیلرهای جذبی تک اثره مطابق با استاندار فشار بخار پایین در محدوده 5psi1و مصرف بخار 18 پوند بر ساعت به ازای هر تن تبرید میباشد. در چیلرهای جذبی دو اثره فشار بخار 120psi و مصرف بخار 12 پوند بر ساعت به ازای هر تن تبرید میباشد.لازم به ذکر سرعت مجاز بخار در لوله ها در محدوده 30 الی 40 متر بر ثانیه میباشد.

کندانسور چیلر جذبی

بخار حاصل از غلیظ سازی ژنراتور جهت تبدیل دوباره به حالت مایع در کندانسور چیلر جذبی تقطیر میابد. مبرد پس از خروج از ژنراتور به کندانسور منتقل میگردد. جهت تقطیر کندانسور، آب برج خنک کننده پس از خروج از ابزوبر وارد کندانسور میگردد. آب برج خنک کننده دمای 27 درجه سانتی گراد وارد ابزوربر میگردد و دمای 30 درجه سانتی گراد وارد کندانسور میگردد. آب مقطر در فشار 80mmgh در دمای 45 درجه سانتی گراد تقطیر میابد و سپس به صورت ثقلی وارد اواپراتور میگردد. این چرخه به صورت پیوسته در چرخه میباشد.

مبدل حرارتی چیلر جذبی

محلول غليظ هم از ژنراتور به ابزوربر برگردانده مي‏شود تا سيكل محلول جديدي را شروع كند. درحين عبور از مسير، محلول از داخل يك مبدل حرارتي عبور مي‏كند كه در آنجا حرارت از محلول غليظ به محلول رقيق پمپ شده به سمت ژنراتور انتقال داده مي‏شود. اين انتقال حرارت بازده سيكل محلول را با گرمايش مجدد محلول رقيق نسبتاً سرد قبل از ورود به ژنراتور و پيش سرمايش محلول غليظ قبل از ورود به ابزوربر، افزايش مي‏دهد. دمای خروجی از ژنراتور چیلر جذبی حدود 100 درجه سانتی گراد میباشد که پس از ورود به مبدل حرارتی دمای آن تا مقدار 60 درجه سانتی گراد پایین می آید.

محلول لیتیوم بروماید

لیتیوم بروماید یک نمک جاذب رطوبت میباشد. این نمک با فرمول شیمیای LiBr به صورت بی رنگ و با حبه های جامد رنگ میباشد. وزن مخصوص این این نمک 3.5 در دمای 25 درجه سانتی گراد میباشد. این محلول جهت استفاده در چیلرهای جذبی به صورت محلول در آب با درصد وزنی 54درصد به فروش میرسد. این محلول دارای خوردگی بالا میباشد. در چیلرهای جذبی به ازای هر تن تبرید 3.5 الی 4 لیتر محلول لیتیوم بروماید مورد نیاز میباشد. جهت جلوگیری ازخوردگی بالای لیتیوم بروماید از افزودنی های مخصوص لیتیوم بروماید استفاده میکینم. کرومات یا مولیبدات دو ضد خورنده میباشد که به محلول لیتیوم بروماید اضافه میگردند. در گذشته بیشتر از کرومات جهت ضد خوردگی لیتیوم بروماید استفاده میکردند اما در حال حاضر مولیبدات گستردگی بیشتری دارد. کرومات محلول رات به رنگ زرد رنگ در می اورد. در محلول لیتیوم بروماید به ازای هر 480 لیتر محلول 54 درصد نیم لیتر کرومات باید به آن اضافه نمود. از افزودنی های محلول لیتیوم بروماید، الکل اکتیل میباشد. الکل اکتیل باعث افزایش انتقال حرارت در مبدل های حرارتی چیلر میگردد. در راه اندازی چیلر جذبی  الکل اکتيل به ازای هر 480 لیترمحلول 54 درصد 2 لیتر جهت افزایش بازده و قدرت جذب و مانع کف کردن آب و محلول روی کویل مسی میگردد.

صفحه پاره شونده یا راپچر دیسک

در برخی چیلرها از این صفحه به عنوان شیر اطمینان فشار کندانسر یا ژنراتور دما پایین نصب میشود.

کنترل کننده دمای کم مبرد آنتی فریز

سنسور این کنترل کننده در سمت مخالف خروجی مخزن مبرد قرار میگیرد و در صورت کاهش غیر مجاز دما در اواپراتورتا 4 درجه سانتیگراد سیستم را از خطر یخ زدگی محافظت میکند.

پمپ وکیوم و سلول پالادیوم

به منظور تخلیه هوا وگازهای غیر قابل تقطیر از پمپ وکیوم استفاده می شود. برای خروج گاز هیدروژن ازسلول پالادیوم در دمای 200 تا 300 درجه سانتیگراد که میل فوق العاده ای به جذب هیدروژن پیدا میکند استفاده میشود.

اداکتور

نوعی مکنده مکانیکی است که می تواند موجب اختلاط سیالهای مختلف شود درمسیر خروجی پمپ محلول نصب میشود و با مخلوط نمودن بخشی از محلول رقیق وغلیظ محلول متوسطی را بدون نیاز به پمپ به سمت افشانک های ابزوربر می فرستد.

سیستم جمع آوری گازهای غیر قابل تقطیر (اجکتور)

در این مخزن کویلی جاسازی شده که در آن آب برج خنک کن مدار کندانسور جاری میشود و از سوی دیگر لوله ای متصل به سمت دهش پمپ محلول به طور مستمر مقداری از محلول خروجی ابزوربر را به داخل مخزن می پاشد محلول ورودی به مخزن پس از تماس با کویل کوچک آب برج وجدا سازی برخ گاز های غیر قابل تقطیر در بخش تحتانی مخزن جمع شده و از طریق خط مکش خارج می شود.

پمپ های چیلر جذبی

پمپ های مبرد و سلوشن تنها قطعات مکانیکی مصرف کننده برق در چیلرهای جذبی می­باشد. پمپ مبرد آب را از تشت اواپراتور مکیده و آن را از طریق افشانک ها بروی کویل آب چیلد می­افشاند و پمپ محلول انتقال محلول رقیق از ابزوربر به ژنراتور را بر عهده دارد. این پمپ ها برای حفظ وکیوم چیلر جذبی از نوع کاملا بسته هستند و الکترو پمپ در یک پوسته کاملا درزبندی شده قرار دارد.

شیر دیافراگمی چیلر جذبی

این شیرآلات که توسط این دیافراگم لاستیکی جریان را قطع وصل میکند. این دیافراگم باعث میشود وکیوم چیلر حفظ گردد. جهت سلامت چیلر هر سه سال یکبار باید دیافراگم شیرها تعویض گردد.

نازل های چیلر جذبی

نازل های چیلر جذبی یکی از قطعات بسیار در عملکرد چیلر جذبی میباشد. این نازل ها وظیفه پاشش محلول و مبرد چیلر جذبی را بر روی لوله های ابزوربر و اوپراتور چیلر جذبی را برعهده دارند در صورت خرابی و گرفتگی نازل های چیلر جذبی باعث کاهش عملکرد چیلر میگردد. یکی از علت خرابی و تعمیرات چیلر جذبی گرفتگی نازل های چیلر جذبی میباشد.