تاثیر لیتیوم بروماید بر خوردگی چیلر جذبی

 سیکل چیلر جذبی

چیلر جذبی بر پایه خلا و تبخیر عمل میکند. در محفظه داخلی چیلر جذبی با اسپری و پاشش آب مقطر به وسیله نازل ها بر روی تیوب های اواپراتور باعث تبخیر بهتر و کاهش دمای آب چیلد واتر می گردد. حال با توجه به افزایش بخارات آب و به تبع افزایش  فشار، برای حفظ خلا، باید این مقدار بخار در طرف دیگر جذب گردد. حال ابزوربر که در سمت دیگر شل اواپراتور چیلر جذبی دارد، وارد عمل میگردد. در ابزوربر لیتیوم بروماید، نمک قوی جاذب مبرد قرار دارد، که با جذب مبرد موجب ثابت نگه داشتن فشار محفظه  می گردد.

لیتیوم بروماید توسط پمپ سلوشن بر روی لوله های ابزوربر پاشیده می شود. با توجه به این که فرایند جذب، گرماده می باشد بدین جهت، باید توسط آب برج خنک کننده کنترل می گردد. لیتیوم بروماید رقیق شده دیگر تمایلی به جذب مبرد ندارد؛ لذا باید لیتیوم بروماید جهت جذب دوباره غلیظ و احیا گردد.

در این مرحله به وسیله پمپ ابزوربر، لیتیوم بروماید به سمت ژنراتور فرستاده می شود. و در آنجا به وسیله منبع گرمایی غلیظ شده و مبرد آن تبخیر می شود و سیکل لیتیوم بروماید کامل میگردد. حال مبرد  جهت بازگشت به اواپراتور، باید تقطیر گردد. بنابراین بخار مبرد به سمت کندانسور سوق داده شده  و در آنجا به وسیله آب برج خنک کننده تقطیر می گردد. در چیلر جذبی آب برج خنک کننده ابتدا وارد ابزوربر می شود و در آنجا دما تا 3°C افزایش پیدا می کند و بعد وارد کندانسورمی گردد و دمای آن تا 2°C افزایش پیدا کرده و مبرد تقطیر گشته و دوباره به اواپراتور باز می گردد. بدین ترتیب سیکل سرمایش چیلر جذبی تکمیل می شود.

همان طور که عنوان گردید حفظ خلا در سیکل چیلر جذبی به وسیله نمک لیتیوم بروماید صورت میگیرد. این فرایند بسیار ساده خواهد بود اما انچه کار با چیلر های جذبی پیچیده میکند لیتیوم بروماید در غلظت 50 درصد بسیار خورنده فلزات فولادی و آلیاژهای آن میباشد. پروسه خوردگی در داخل چیلر جذبی تمام اجزای چیلر جذبی را در گیر میکند و مشکلاتی فراوانی را جهت تعمیرات و نگهداری به وجود می اورد از جمله آسیب در مبدل حرارتی و اتصالات و نقاط جوش که در اثر بقایای خوردگی ایجاد میگردد.

همان طور که میدانیم تنها قسمت متحرک چیلر جذبی، پمپ ابزوربر و سلوشن جهت چرخش لیتیوم بروماید میباشد. حتی در این صورت یافتن آن غیر معقول نیست که چرا پس از چند سال کارکرد، تعدادی از چیلر جذبی ها عملکرد ضعیفی دارند. هزینه نامناسب نگهداری احتملا  آماده شدن چیلر جذبی جهت اسقاط شدن میگردد.

علت خوردگی چیلر جذبی

هوا یا به طور دقیق تر بگوییم اکسیژن عامل اصلی خوردگی و از بین رفتن چیلر جذبی میباشد. اکسیژن در آب محلول میگردد و باعث الکترون آزاد در محلول لیتیوم بروماید میگردد. این الکترون آزاد به راحتی در فلزات آهنی و حاوی آهن مصرف میگردد و ابتدا باعث زنگ زدگی سپس باعث خاصیت مغناطیسی میگردد. این آهن سیاه اکسید شده معمولا در داخل چیلرهای جذبی یافت میگردد.

نشت ریز و گاه گاهی صرفا جهت خوردگی آهن و انسداد نازل ها و مبدل حرارتی و از رفتن چیلر جذبی کافی نمیباشد، بلکه در عوض، این نشت مداوم هوا است که باعث خسارت زیادی در سیستم های مبتنی بر لیتیوم بروماید می شود. با برطرف کردن یک نشتی اساسی هوا، از ورود اکسیژن بیشتر به سیستم آب و لیتیوم بروماید جلوگیری میشود. روند خوردگی فقط به خودی خود متوقف می شود

از آنجا که عملکرد چیلر جذبی به حفظ خلا  و وکیوم داخلی آن بسیار بستگی دارد، نشتی در چیلر جذبی موجب از دست دادن و سپس خرابی سیستم می شود. در این حالت نشتی باید شناسایی گردد و سپس برطرف گردد و قبل از برطرف کردن آن از وکیوم کردن دستگاه باید اجتناب گردد.

در دنیای واقعی، چیلرهای جذبی  بسیار پیچیده هستند. این چیلرها به نیروهای خدماتی تخصصی احتیاج دارند که به راحتی پیدا نمی شوند. نگهداری جذب توسط یک مکانیک واجد شرایط نوعی جادوگری برای خودش است. گوش دادن به صداهای مختلف چیلر منحصر به فرد، دانستن معنای آنها، لمس سطوح خارجی، احساس دما و جریان داخلی و نظافت چشم به شیشه چیلر از مهارت های بسیار پیشرفته برای درک عملکرد واحد است.

هنگامی که چیلر از کار می افتد، در یک روز گرم تابستان، معمولاً نگهدار زمان کافی برای عیب یابی و برطرف نمودن نشتی های دردسرساز و رفع صحیح آنها وجود ندارد. یک وکیوم پمپ خارجی می تواند به سیستم چیلر جذبی  پیوست و متصل شود. این امر چنان خلا را افزایش می دهد که در بعضی موارد، چیلر جذبی حتی می تواند با یک سوراخ بزرگ در پوسته خود کار کند. این عمل به معنای قتل و از بین بردن چیلر جذبی میباشد.

اگر نشت هوا متوقف نشود، چیلر جذبی  در نهایت خراب و از بین میرود. این واحد به کار خود ادامه می دهد زیرا پمپ وکیوم خارجی خلا خود را به صورت مصنوعی حفظ می کند. با این حال، خوردگی از طریق تأمین مداوم اکسیژن به بار لیتیوم بروماید شدید می شود. پمپ خلا خارجی، در ابتدا ناجی واحد، اکنون به بدترین کابوس خود تبدیل شده است. این دست از نگهداری های غیر کارشناسی سالانه چیلرهای جذبی لیتیوم برومایدی بسیاری را از بین میبرد.

افزودنی های شیمیایی لیتیوم بروماید

دلیل دیگری وجود دارد که منجر به از بین رفتن چیلرهای جذبی می شود – شیمی نا مناسب محلول میباشد تلاش های زیادی برای مقابله با این مشکل شیمیایی با افزودن مهار کننده ها و اینهبیتورها مختلف به لیتیوم بروماید صورت گرفته است. این مواد اینهبیتور نامیده میشود. خنثی کننده هایی مانند لیتیوم کرومات از جمله افزودنی های هستند که به مقدار کم تقریبا به ازای هر 480 لیتر محلول 55 درصد، نیم لیتر مورد نیاز است و به چیلر جذبی تزریق می گردد. تا از اسیدی شدن لیتیوم بروماید جلوگیری نموده و مانع از خوردگی گردد. به طور معمول محلول لیتیوم بروماید قابل شارژ حاوی مقادیر کمی اینهبیتور می باشد. با وجود اینهبیتور ها ضمن ایجاد تعادل در میزان قلالیت محلول لیتیوم بروماید، هم چون روکشی محافظ که بر روی لوله های مسی  و جدارهای فلزی کشیده می شود. لازم به ذکر است در استفاده از بازدارنده ها باید جانب احتیاط را رعایت نمود و مطابق با دستورالعمل کارخانه سازنده عمل نمود.

تنها چیزی که برای تولید چرخه تبرید مورد نیاز است لیتیوم بروماید و آب است، اما با گذشت سالها، مواد شیمیایی اضافی به آب نمک اضافه می شود. این موارد معمولاً شامل موارد زیر است:

• اسید هیدروبرومیک 48 درصد
• هیدروکسید لیتیوم
• لیتیوم نیترات
• لیتیوم کرومات
• لیتیوم مولیبدات
• لیتیوم آرسنات

هر کدام از ترکیبات  در تلاش برای کنترل خوردگی داخلی معرفی شده است. در حالی که هر ماده شیمیایی تاثیری درنوع خاصی از خوردگی داخلی دارد و بدون نظارت صحیح و مداوم بر روی شیمی لیتیوم بروماید، این ماده افزودنی شیمیایی در واقع می تواند بیش از سود، آسیب به چیلر جذبی و لیتیوم بروماید برساند.

در  داخل چیلر جذبی وجود دو فلز دارد. اول فلزات مبتنی بر آهن در پوسته فولادی و غیره و دیگری فلزات پایه مس یکه فلزات لوله های انتقال حرارت هستند. هر یک از این فلزات در شرایط مختلف با اکسیژن واکنش داده و دچار خوردگی می شوند. اما مشکل اصلی این است که محافظت از یک فلز معمولاً باعث آسیب فلز می شود.

فلزات آهنی  در pH و سطح قلیایی پایین  محلول مورد حمله و خوردگی قرار می گیرند و در صورتی که فلزات پایه مس برعکس هستند و در این شرایط سالم میمانند. این یک معامله می شود که سعی در محافظت از هر دوفلز یا فلزات دیگر دارد. لازم است تعادل ظریفی ایجاد شود که بتوان هر دو فلز را به طور همزمان حفظ کرد. این امر نیاز به تخصص شیمیایی دارد.

اسید هیدروبرومیک و هیدروکسید لیتیوم pH و قلیایی بودن محلول را اصلاح می کند. اسید این مقادیر را کاهش می دهد، در حالی که هیدروکساید باعث افزایش آن دو پارامتر  می گردد. سایر مواد شیمیایی (نیترات، کرومات، آرسنات و مولیبدات) بازدارنده مواردی است که به طور معمول برای محافظت از فلزات آهنی طراحی شده اند.

فلزات با پایه مس به طور طبیعی در pH کم و قلیائیت محلول کم محافظت می شوند. این فلزات آهنی هستند که تحت این شرایط  آسیب می بینند. اگر pH و قلیایی کم در آب نمک لیتیوم بروماید حفظ شود، تمام آنچه که لازم است یک مهار کننده برای محافظت از فولادی و آهنی  است.

اولین مهار کننده نیترات بود. نیترات با افزایش لایه تشکیل اکسید آهن که معمولاً در تمام چیلرهای جذبی وجود دارد، عمل می کند. ایده این است که این اکسید سطح فولاد را می پوشاند و از حمله خورنده اضافی جلوگیری می کند. این یک ایده خوب است، با این تفاوت که لایه اکسید بیش از حد ضخیم می شود و در نهایت از فولاد به داخل محلول می افتد.

در نهایت این آسیب و مواد خوردگی  باعث آسیب در روزنه منافذ و نازل ها می شود و مشکلات مهمی ایجاد می کند. هیچ راهی برای کنترل میزان اکسید آهن تولید شده هنگام افزودن نیترات لیتیوم وجود ندارد و  لایه اکسید افزایش می یابد.

همان طور که میدانیم یکی از گازهای حاصل از فولاد خورنده شده، گاز هیدروژن میباشد . هیدروژن مستقیماً با نیترات واکنش می دهد و آن را به آمونیاک تبدیل می دهد. آمونیاک برای مواد پایه مس بسیار مضر است. این میزان آمونیاک، خوردگی فلزات مبتنی بر مس را افزایش می دهد و می تواند جزئی از شکست خوردگی عجیب و غریب مانند ترک خوردگی ناشی از تنش و  سوراخ شدن لوله مسی را رقم بزند

از آنجا که نیترات توانایی آرام کردن و کم کردن چیلر جذبی را با مهار گاز هیدروژن تولید شده را دارد، پرسنل خدماتی در گذشته که سعی در ادامه کارکردن چیلرها داشتند از آن استفاده بیش از حد میکردند. افزودن گاه به گاه یک یا دو پوند نیترات اضافی به چیلر، اگرچه ممکن بود در ابتدا به بازگرداندن خلا از دست رفته، کمک کند، اما در نهایت سرعت از بین رفتن چیلر جذبی لیتیوم برومایدی را تسریع می کند.

لیتیوم آرسنات نیز مانند لیتیوم نیترات چندان موثر واقع نشد. آرسنیک که فقط در چیلرهای دو مرحله ای اولیه استفاده می شود، هیچ مشکلی در برابر خوردگی برطرف نکرد. در اینجا آمونیاک تولید نشد و لوله های مسی از خوردگی و تنش در امان بودنند  اما آرسنیک معادل آمونیاک گاز آرسین است و این باعث خرابی های ناشی از تنش در برخی از لوله های فولاد ضد زنگ می شود. همچنین، از آنجا که آرسین سمی است، کاربرد آن در شیمی چیلر جذبی بسیار کوتاه مدت بود.

لیتیوم کرومات و لیتیوم مولیبدات از فولاد بدون تشکیل آمونیاک یا اکسید آهن محافظت می کنند. آنها گاز هیدروژنی را که هنگام خوردگی آهن تشکیل شده است، از بین نمی برند. در وهله اول آنها از خوردگی آهن جلوگیری می کنند. اینها مهارکننده و اینهبیتورهای موثری در خوردگی در چیلر جذبی لیتیوم بروماید هستند.

از آنجایی که کرومات ها آلاینده هستند خطرات زیست محیطی دارند، استفاده از آنها طی سالها بسیار کاهش یافته است. با این حال، استفاده از کروماتها در سیستمهای بسته مانند چیلرهای جذبی هنوز کاملاً منطقی است، زیرا هیچ چیز در محیط تخلیه نمی شود. در صنعت چیلر جذبی مولیبدات جایگزین کرومات شد. اما مولیبدات به اندازه كرومات مهاركننده خوردگی نیست. اما امروزه گستره بسیاری در صنعت چیلر جذبی دارد.

 کنترل خوردگی لیتیوم بروماید در تبرید جذبی یک طرح بسیار پیچیده از عملکرد مکانیکی مناسب و تعادل مواد شیمیایی اضافه شده است. آنچه هنوز وضعیت را بیش از پیش پیچیده می کند این است که تعداد زیادی پرسنل با مهارت بالا در سیستم های جذب خدمات در دسترس نیستند. در نگهداری چیلر جذبی باید مجموعه ای از افراد خبره در مکانیک، تاسیسات و شیمی در فعالیت باشند.

این شرایط بد نگهداری منجر به بسیاری از خوردگی شدید در چیلرهای جذبی لیتیوم برومایدی می شود. آنها در بهترین حالت عملکرد بسیار ضعیفی دارند و بسیاری از آنها آماده اسقاط زودرس هستند.

حفظ چیلر جذبی

هنگامی که چیلر جذبی شروع به خوردگی می کند، می تواند به سرعت تحلیل برود. ذرات ریز زنگ، اکسید آهن مغناطیسی، مس و اکسید مس می توانند به راحتی نازل های هدر اسپری و مبدل های حرارتی را متصل کرده و باعث کاهش بازده شوند. مقدار زیادی از رسوب و پوسته باعث خراب شدن پمپ ها و کاهش انتقال حرارت می شود.

وقتی دیگر چیلر جذبی نیازهای تأسیسات را برآورده نمی کند، مالکان باید به فکر تعویض واحد یا ادامه نگهداری یک قطعه از تجهیزات بیفتند.

حذف و جایگزینی چیلر یک فرآیند ساده نیست. این سیستم ها غالباً بسیار بزرگ هستند و نیاز به تخریب قسمت هایی از ساختمان است تا واحد قدیمی خارج شود و جایگزین آن نصب شود.

غالباً ممکن است جایگزین امروزی در اندازه معادل تناژ واحد قدیمی در دسترس نباشد و این امر تجهیزات اضافی را ضروری می کند. همچنین مقاوم سازی لوله کشی برای بررسی و دفع مواد زائد لیتیوم بروماید وجود دارد.

در مواجهه با چنین ملاحظات طاقت فرسایی، بررسی دقیق ترمیم چیلر قدیمی عملی می شود. برای تحقق این امر، پرسنل خدمات جذب واجد شرایط که قادر به برخورد با سیستم های برودتی مبتنی بر لیتیوم بروماید و مواد شیمیایی آنها هستند مورد نیاز هستند.

با هزینه 40-60٪ هزینه تعویض، می توان چیلر خراب را بازیابی و تعمیر کرد. این بدان معناست که تجزیه ساختمان یا تعمیر لوله کشی لازم نیست. با نگهداری مناسب مکانیکی و شیمیایی، چیلر باید مدت زیادی دوام داشته و عملکرد خوبی داشته باشد. با کنترل خوردگی لیتیوم بروماید، پاکسازی آوار و ترمیم آسیب مکانیکی و دستورالعمل های صحیح تعمیر چیلر جذبی، میتوان دستگاه را بازیابی کرد.

تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس