در این مقاله به بررسی خواص لیتیم بروماید و روش های جلوگیری از مشکل را در چیلر های جذبی بررسی می کنیم.
چیلر جذبی مبتنی بر لیتیوم بروماید از اواخر دهه 1950 به صورت تجاری وارد بازار تهویه مطبوع شد. ABSORPTION REFRIGERATION یک روش تهویه مطبوع مرکزی عالی است که به همراه دیگ گرمایی جهت تأمین بخار مورد نیاز چیلر، تجهیز میشوند. چیلرهای جذبی می توانند از 25 تا 1200 تن سرمایش را تحویل دهند.
خواص لیتیم برماید
همان طور که میدانیم آب مقطر در دمای 100 درجه سانتی گراد در فشار اتمسفر به جوش می آید. اما در خلا، بخار آب در دمای کمتر از 100 درجه سانتیگراد می جوشد. عمل جوشش فرایندی گرماگیر است، مکانیزی را فراهم می کند که به موجب آن می توان گرما را از یک حلقه آب سرد خارج کرد که از طریق چیلر و مناطق ساختمانی برای خنک شدن جریان دارد.
پس از این مرحله با جمع شدن بخار آب در داخل چیلر، به زودی خلا از بین می رود.از این رو، آب نمک لیتیوم بروماید با غلظت 58٪ -62٪ با بخار آب مخلوط می شود تا آن را جذب کند و در نتیجه خلا چیلر جذبی را حفظ می کند. این فرآیند جذب می تواند تا زمانی که لیتیوم بروماید با بخار آب جذب شده خیلی رقیق شده و خواص جذب آن از بین برود، ادامه یابد.
در چیلر جذبی لیتیوم برومایدی از آب به عنوان مبرد استفاده می کند.آب در خلا تبخیر می شود تا تغییرات لازم در آنتالپی را برای خنک کردن یک حلقه آب سرد فراهم کند.آب سرد که در دمای محیط (یا پایین تر) وارد جاذب می شود به طور مطلوب تا 44 درجه فارنهایت سرد می شود.
لیتیوم بروماید یک نمک و ماده خشک کننده (ماده جذب کننده) است. یون لیتیوم (Li +) موجود در محلول لیتیوم بروماید و مولکول های آب ارتباط قوی دارند و باعث ایجاد جذب برای کارکرد چیلر می شود.
بعد از این مرحله، آب نمک رقیق شده لیتیوم بروماید با جوشاندن آب اضافی جذب شده باید دوباره غلیظ شود. آب اضافی تقطیر شده و سپس به اواپراتور چیلر جذبی برمیگردد.به همین ترتیب، لیتیوم بروماید غلیظ بازیافت می شود تا دوباره بخار آب بیشتری را جذب کند.
غلظت محلول های لیتیوم بروماید بین 58 تا 62 درصد در چیلرهای جذبی استفاده می شود. این محدوده حداکثر کارایی را برای جذب آب تبخیر شده فراهم می کند.سپس نمک رقیق شده می جوشد تا آب اضافی آن گرفته شود. آب نمک برای جذب بیشتر به سیستم برگردانده می شود، آب برای تبخیر بعدی آزاد می شود و چرخه کامل می شود. این چرخه ترمودینامیکی لیتیوم بروماید است.
یک نکته مهم که اغلب نادیده گرفته می شود این است که لیتیوم بروماید بسیار خورنده است و می تواند فلزات مختلف مورد استفاده در چیلر جذبی را از بین ببرد.
دو عامل – قبل از آنکه بتوان تجزیه و تحلیل شیمیایی لیتیوم بروماید را بررسی کرد و نتایج را تفسیر کرد، باید به دو عامل اشاره کرد.
اول، شیمی لیتیوم بروماید مهم است، اما عوامل دیگر نیز در عملکرد مناسب و نگهداری یک واحد جذب بخار تأثیر می گذارند.روشهای مکانیکی خوب همیشه باید دنبال شود.تنظیم شیمیایی و کنترل خوردگی برای جلوگیری از خرابی و جلوگیری از بین رفتن تجهیزات ضروری است، اما آنها جایگزین نگهداری مناسب توسط پرسنل واجد شرایط نمی شوند. روش های شیمیایی مکمل روش های مکانیکی هستند.
دوم، نکته اصلی در مورد عملکرد و نگهداری جاذب بخار این است که آب در خلا تبخیر می شود. اگر خلا حفظ شود و هوا نتواند به داخل چیلر نشت کند، خوردگی به میزان قابل توجهی کاهش یافته یا از بین می رود.
تجزیه و تحلیل شیمیایی – برای ارزیابی شرایط شیمیایی لیتیوم بروماید تجزیه و تحلیل لازم است. نمونه باید نمایانگر اکثر قسمت های لیتیوم بروماید دستگاه باشد تا شرایط لیتیوم بروماید به درستی ارزیابی شود.
می توان در نقاط مختلف دستگاه نمونه برداری کرد. لیتیوم بروماید رقیق پس از جذب آب و حرکت آن به سمت ژنراتور برای جوشیدن پیدا می شود.پس از جوش آمدن ماده رقیق، لیتیوم بروماید غلیظ به دست می آید. در بعضی موارد، هنگام انجام تعمیرات یا انجام تعمیر و نگهداری، محلول از چیلر جذبی خارج شده و در بشکه ها ذخیره می شود. هر نمونه معتبر است، اما ممکن است نماینده کلی محتوای شیمیایی نباشد.
نمونه های نماینده ارائه شده به آزمایشگاه برای تجزیه و تحلیل و تفسیر ممکن است از یک واحد عملیاتی در شرایط بار عادی گرفته شود. بهترین قسمت های آزمایش و روش صحیح برای ترسیم نمونه ها باید از سازنده تهیه شود.
هنگامی که تحت شرایط بار نمی توان نمونه برداری کرد، لیتیوم بروماید هنوز می تواند با مخلوط کردن نمونه ها از چندین نقطه در چیلر جذبی، به طور دقیق کنترل شود.
آزمایش لیتیم بروماید
شیمی لیتیوم بروماید یک فرآیند غیر تعادلی است و واکنش ها حتی در ظرف نمونه به طور مداوم رخ می دهند. در کمتر از 24 ساعت، شیمی آب نمک می تواند به طور قابل توجهی تغییر کند، به خصوص اگر تأثیرات خارجی مانند نشت هوا وجود داشته باشد. بسیار مهم است که آزمایشگاه سریعاً نمونه ها را دریافت و ارزیابی کند.
جهت آزمایش لیتیوم بروماید در چیلر جذبی پارامترهای زیر را که به طور معمول بر روی محلول تست می شود.
- ظاهر بصری
- وجود الکل اتیل
- جامدات معلق
- وزن مخصوص
- درصد محلول
- PH
- قلیایی بودن
- محلول مس حل شده
- آهن محلول
- غلظت بازدارنده
در ادامه به بررسی آیتم های بالا میپردازیم.
سه پارامتر اول از نظر کیفی انجام می شود و وضعیت ظاهری محلول را نشان می دهد.
بطور معمول، محلولهای جدید لیتیوم بروماید شفاف و بی رنگ هستند. ظاهر بصری معمولاً مواردی مانند آلودگی و خوردگی ها را نشان می دهد که بیشتر اکسید آهن است.
در عملکرد لیتیوم بروماید، الکل اکتیل به عنوان ماده کف کننده به محلول اضافه می شود. این ماده شیمیایی تماس بین لیتیوم بروماید و تیوب ها را برای بیشترین تبادل گرما به حداکثر می رساند.
اکثر چیلرهای جذبی، بر اساس مقدار مشخصی اندازه، الکل اکتیل کار می کنند، اما تمایل به افزودن بیشتر در تلاش برای از بین بردن مشکلات ناشی از نگهداری ضعیف وجود دارد. به طور کلی، این تلاش ها بی نتیجه بوده است.
آیتم شماره چهار مواد جامد معلق، که اندازه ذرات زیر میکرون تا تکه های بزرگ متغیر هستند، حاوی محصولات خوردگی، به ویژه اکسیدهای آهن یا مس هستند.هر چه میزان اکسیداسیون شیمیایی قسمتهای فلزی دستگاه جذب بیشتر باشد، سرعت خوردگی بیشتر و مقدار خوردگی ها موجود بیشتر خواهد بود.
رسوب گل مانند، که از ذرات زیادی تشکیل شده و در لجن متراکم شده اند، نیز کاملاً رایج است. این لجن، به همراه چند قطعه بزرگتر، وظیفه متصل كردن مبدل های حرارتی و نازل ها را دارد.
وزن مخصوص و درصد متناظر محلول غلظت بار را نشان می دهد و می تواند مشکلات دستگاه را نشان دهد.به عنوان مثال، یک وزن مخصوص کم ممکن است نشان دهنده نشت آب به محلول ناشی از خرابی لوله باشد.
وزن مخصوص، همراه با اندازه گیری دما مربوطه نیز در نظر گرفته می شود که آیا یک چیلر جذبی به درستی کار می کند. این قرائت ها روی نمودار تعادلی رسم شده است تا ترمودینامیک چرخه تبرید را نشان دهد. سپس خصوصیات ترمودینامیکی با شرایط طراحی برای ارزیابی عملکرد دستگاه مقایسه می شود.
pH و قلیایی بودن محلول اطلاعات مشابهی را ارائه می دهند: PH مقیاس درجه بندی است که اسیدیته یا قلیایی بودن آن را نشان می دهد، در حالی که آزمون قلیایی بودن محلول ظرفیت محلول را برای جذب یون های اسید یا هیدروژن اضافی اندازه گیری می کند تا در صورت افزودن ماده خنثی کننده، مقدار محلول را حفظ کند. محلولهای لیتیوم بروماید با مقادیر pH مشابه می توانند قلیائیت های محلول بسیار متفاوتی داشته باشند.
لیتیوم بروماید به خودی خود خنثی در نظر گرفته می شود یعنی غیر اسیدی و غیر قلیایی میباشد. با این حال، محلول های وارد شده به چیلر جذبی برای مبارزه با خوردگی، قلیایی ساخته می شوند.
نشت هوا به داخل جاذب باعث وارد شدن اکسیژن و افزایش قلیائیت می شود. تجزیه و تحلیل نشان دهنده قلیائیت بالاتر از حد معمول (یا مورد نیاز) می تواند نشت هوا را نشان دهد. اما در نهایت نشت هوا و ایجاد خوردگی، قلیایی بودن محلول را کاهش می دهد.
آنالیز قلیایی بودن محلول نیز برای کنترل مناسب خوردگی بسیار مهم است. برخی از مهارکننده ها برای کنترل مناسب به قلیائیت بالایی نیاز دارند، در حالی که برخی دیگر به مقادیر کمتری نیاز دارند.
غلظت مس و آهن محلول نشان دهنده سطح خوردگی است. محتوای زیاد محلول در مس نشان دهنده حمله خوردگی احتمالی لوله مس یا نیکل مس در یک چیلر جذبی است. مقدار زیاد آهن محلول نشان دهنده حمله و خوردگی پوسته چیلر جذبی است.
حمله به قسمتهای مس بیشتر از مناطق فولادی یا آهنی است. غلظت آهن محلول معمولاً بسیار کمتر از مس محلول است زیرا اکسید آهن معمولاً در لیتیوم بروماید حل نشده باقی نمی ماند و به راحتی از محلول رسوب می کند.
از مهار کننده ها یا ایهبیتورها برای کنترل خوردگی و تأثیرات بعدی آن استفاده می شود. دو مهار کننده متداول لیتیم نیترات و لیتیوم کرومات هستند.
در صورت استفاده از نیترات لیتیوم نیترات باعث تولید آمونیاک میگردد. آمونیاک باعث خوردگی شدید بر روی مس میگردد.
هنگامی که آمونیاک وجود داشته باشد، پتانسیل شکست خوردگی ناشی از تنش همیشه وجود خواهد داشت. مقدار 50ppm آمونیاک در لیتیوم بروماید می تواند میزان خوردگی مس را سه برابر کند.
سطح و میزان اینهبیتور کرومات در محلول لیتیوم بروماید باید بررسی شود تا سطح و حالت اکسیداسیون مناسب حفظ شود. مقدار کم کرومات در لیتیوم بروماید باعث ایجاد حفره ریز می شود و مقدار زیاد آن روی شیمی محلول تأثیر منفی می گذارد.
محلول لیتیوم بروماید باید حداقل هر سال و هر زمان که مشکلی پیش آمد، بررسی شود. تجزیه و تحلیل مکررتر می تواند نشان دهنده تغییر در شیمی باشد و مهندس نگهدار چیلر جذبی را از بروز خطرات احتمالی آگاه کند.
تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس
