اولین سیستمهای سرمایش جذبی شعله مستقیم، از نوع آمونیاکی بودند که کاربرد گستردهای بهعنوان یخچال خانگی داشتند؛ به همین دلیل میتوان نتیجه گرفت تکنولوژی چیلرهای جذبی شعله مستقیم حتی مقدمتر از چیلرهای جذبی بخار و آب گرم است. چیلر جذبی شعله مستقیم یا دایرکت فایر اولیه همگی از نوع آمونیاکی بودند، در حالی که چیلرهای مورد بحث در این مقاله از نوع لیتیوم بروماید با مبرد آب مقطر هستند؛ همان مبنایی که در سایر انواع چیلر جذبی هم دیده میشود. امروزه چیلرهای جذبی شعله مستقیم عموماً بهصورت چیلر جذبی دواثره طراحی و ساخته میشوند.
چیلر جذبی شعله مستقیم دو امتیاز بزرگ نسبت به سایر چیلرهای جذبی دارد. اول اینکه نیازی به مولد گرمایی جداگانه ندارد و از این نظر خودکفاست. دوم اینکه به دلیل داشتن سیستم احتراق، امکان استفاده از آن در هر دو فصل تابستان و زمستان برای سرمایش و گرمایش وجود دارد؛ همین ویژگی باعث کاهش چشمگیر سطح موتورخانه، لولهکشی و نیاز به انواع دیگ گرمایشی میشود. برخلاف چیلرهای تراکمی، از جمله چیلرهای سانتریفیوژ که با کمپرسور سانتریفوژ کار میکنند، چیلر جذبی شعله مستقیم اساساً به برق کمپرسور وابسته نیست. ظرفیت چیلرهای دایرکت فایر عموماً بر اساس ظرفیت سرمایشی انتخاب میشود، در حالی که ظرفیت گرمایشی آنها معمولاً برای مناطق سردسیر و معتدل مقرونبهصرفه و منطقی نیست. همچنین با توجه به استهلاک بالا و هزینه نگهداری و راهبری زیاد در صورت استفاده دوفصلی، بهرهگیری از چیلر ابزوربشن بهصورت دوفصلی معمولاً از نظر اقتصادی توجیهپذیر نیست.
امروزه انواع چیلر جذبی شعله مستقیم یا دایرکت فایر بهصورت چیلر جذبی دواثره ساخته میشوند و بر همین اساس، تمام مزایا و معایب چیلر جذبی دواثره را نیز به همراه دارند؛ در عین حال چیلرهای دواثره سه الگوی جریان با عنوان سری، موازی و موازی معکوس دارند که در ادامه بهطور کامل بررسی میشود. ضریب کارایی (COP) چیلرهای جذبی شعله مستقیم دواثره، در بهترین شرایط به ۱.۲ میرسد که تفاوت چیلر جذبی تکاثره با دواثره را در همین عدد میتوان بهروشنی دید؛ این رقم برتری قابلتوجهی نسبت به چیلرهای یکاثره است.
اجزای چیلرهای جذبی شعله مستقیم
اجزای اصلی این نوع چیلر، شباهت زیادی به اجزای چیلر در سایر مدلهای تهویه مطبوع دارد، اما در جزئیات ژنراتور و سیستم احتراق تفاوتهایی پیدا میکند:
- اواپراتور: مبدلی پوسته و لوله است که از طریق آن، گرمای آب چیلد ساختمان گرفته میشود و مبرد داخل محفظه آن تبخیر میگردد.
- ابزوربر: در این مبدل، بخار مبرد توسط لیتیوم بروماید جذب میشود؛ چون این فرایند گرمازاست، آب برج خنککننده داخل تیوبهای آن جریان دارد.
- ژنراتور دما بالا: محلول رقیقشده پس از عبور از مبدل حرارتی وارد ژنراتور دما بالا میشود و با حرارت مشعل، لیتیوم بروماید تا غلظت متوسط غلیظ میشود.
- مبدلهای دما بالا و دما پایین: محلول رقیق خروجی از ابزوربر ابتدا برای تبادل دما با محلول غلیظ وارد مبدل دما پایین و سپس، پس از تبادل حرارتی با محلول غلظت متوسط، وارد مبدل دما بالا میشود.
- ژنراتور دما پایین: بخار تبخیرشده در ژنراتور دما بالا از طریق لولهها به سمت ژنراتور دما پایین میرود؛ گرمای نهان این بخار باعث تبخیر مبرد از محلول غلظت متوسط شده و لیتیوم بروماید کاملاً غلیظ میشود.
- کندانسور: بخار مبرد خروجی از ژنراتور دما پایین به سمت کندانسور رفته و در آنجا تقطیر میشود.
برای بررسی دقیقتر این قطعات و نحوه چیدمان آنها، مطالعه بررسی جامع اجزای چیلر جذبی نیز پیشنهاد میشود.
اجزای چیلر جذبی شعله مستقیم
دستهبندی چیلر جذبی دواثره
در این دستهبندی، مسیر جریان محلول بین دو ژنراتور دما بالا و دما پایین، مبنای طراحی سه گونه مختلف چیلر جذبی دواثره است که هر یک بر اساس همین مسیر جریان نامگذاری شدهاند: چیلرهای دواثره با جریان سری، چیلرهای دواثره با جریان موازی و چیلرهای جذبی دواثره با جریان موازی معکوس.
چیلرهای جذبی جریان سری
شماتیک چیلر جذبی جریان سری
در این دسته از چیلرهای جذبی، محلول رقیق بهوسیله پمپ محلول به طرف ژنراتور دما بالا میرود. در ژنراتور، مقداری از مبرد تبخیر و به سمت ژنراتور دما پایین هدایت میشود و محلول جاذب کمی غلیظ میشود. این محلول با غلظت متوسط به سمت ژنراتور دما پایین جریان مییابد و در آنجا توسط بخار مبرد تولیدشده در ژنراتور دما بالا غلیظتر میشود؛ محلول غلیظ نهایی به ابزوربر بازمیگردد و سیکل دوباره تکرار میشود.
همانطور که در شکل بالا مشاهده میکنید، در چیلرهای جذبی دواثره جریان سری، جریان محلول بهصورت سری پس از خروج از ابزوربر بهترتیب از مبدل حرارتی دما کم، مبدل حرارتی دما بالا، ژنراتور دمای زیاد، مبدل حرارتی دمای زیاد، ژنراتور دمای کم و مبدل حرارتی دما کم عبور کرده و دوباره وارد ابزوربر میشود.
سیستمهای جریان سری در سالیان طولانی، عمدهترین طرح چیلرهای جذبی دواثره بودهاند؛ دلیل اصلی این رواج، کفایت یک پمپ برای جریان ژنراتور دما بالا و سادگی کنترل آن است. با این حال، چیلرهای ابزوربشن جریان سری برای رسیدن به COP مشابه سایر طرحها، به مبدلهای حرارتی بزرگتری نیاز دارند.
چیلر جذبی دواثره جریان موازی
شماتیک چیلر جذبی جریان موازی
در چیلر جذبی دواثره جریان موازی، محلول رقیق پس از خروج از ابزوربر به دو بخش تقسیم میشود و بهطور موازی وارد هر دو ژنراتور دما بالا و دما پایین میگردد. این دو جریان هرکدام جداگانه غلیظ میشوند و پیش از ورود به ابزوربر با یکدیگر ترکیب میشوند.
در چیلرهای ابزوربشن دواثره میتوان تنها از یک پمپ محلول با عملکرد ویژه برای کنترل جریان به سمت ژنراتور دما پایین استفاده کرد، همانطور که در شکل بالا دیده میشود؛ یا یک پمپ سوم برای کنترل رنجهای مختلف ظرفیت به سیستم اضافه کرد.
چیلرهای جذبی جریان موازی معکوس
شماتیک چیلر جذبی جریان موازی معکوس
در چیلرهای جذبی دواثره جریان موازی معکوس، محلول رقیق ابتدا از طریق مبدل حرارتی دما پایین وارد ژنراتور دما پایین میشود و سپس به دو جریان تقسیم میگردد. بخشی از آن، پس از عبور از مبدل حرارتی دما بالا، وارد ژنراتور دما بالا میشود و بخش دیگر در محل مبدلهای حرارتی دما بالا و دما پایین با محلول غلیظ خروجی از ژنراتور دما پایین مخلوط میشود. این طرح کاربرد زیادی در چیلرهای جذبی شعله مستقیم دارد و بازده آن نسبت به دو حالت سری و موازی بالاتر است.
سیکل کارکرد چیلر جذبی دایرکت فایر
سیکل عملکرد چیلر جذبی شعله مستقیم در حالت سرمایش
چرخه سرمایشی نشاندادهشده در شکل بالا از نوع شعله مستقیم دواثره است. همانطور که مشاهده میشود، آب مقطر در اواپراتور، تحت فشار مطلق ۶.۸ میلیمتر جیوه با گرفتن گرما از آب داخل کویل سیستم سرمایشی ساختمان تبخیر میشود و توسط لیتیوم بروماید موجود در ابزوربر جذب میگردد. محلول رقیق با غلظت ۵۸.۵ درصد توسط پمپ ژنراتور دما پایین از مبدل دما پایین عبور کرده و وارد ژنراتور دما پایین میشود. محلول پس از تغلیظ اولیه از ژنراتور خارج و به دو بخش تقسیم میشود؛ محلولی که وارد ژنراتور دما بالا میشود و غلظت متوسطی دارد، در مجاورت شعله مستقیم آب بیشتری از دست میدهد و غلیظتر میشود. بخار آب جداشده از این محلول در ژنراتور دما بالا، راهی ژنراتور دما پایین میشود تا محلول رقیق اولیه را غلیظتر کند و سپس همراه بخار آب جداشده در ژنراتور دما پایین، وارد کندانسور میشود. بخار مبرد در کندانسور تقطیر شده و به اواپراتور بازمیگردد. از سوی دیگر، محلول غلیظ ایجادشده در ژنراتور دما بالا، پس از عبور از مبدل دما پایین، به ابزوربر بازمیگردد و به این ترتیب چرخه سرمایش کامل میشود.
سیکل عملکرد چیلر جذبی شعله مستقیم در حالت گرمایش
تصویر بالا چرخه چیلر جذبی شعله مستقیم را در حالت گرمایش نشان میدهد. در چرخه گرمایش، تبخیری در اواپراتور صورت نمیگیرد؛ بلکه محلول گرمشده توسط دو ژنراتور دما پایین و دما بالا در اختیار محفظه مشترک اواپراتور-ابزوربر قرار میگیرد تا گرمای خود را به آب جاری در کویل بدهد. در این چرخه، کندانسور و خط آب خنککننده برج کاملاً غیرفعال هستند.
در برخی مدلها، بخار ایجادشده در ژنراتور دما بالا بهطور مستقیم و از معبر کنارگذر وارد محفظه اواپراتور-ابزوربر میشود و پس از گرمکردن آب داخل کویل اواپراتور، به مایع تبدیل شده و همراه محلول ابزوربر بار دیگر وارد ژنراتور دما بالا میگردد؛ در این مدلها، ژنراتور دما پایین نقشی در سیکل گرمایش ندارد. در این گونه از چیلرهای جذبی دایرکت فایر، یک شیر در فصل تابستان بسته و در زمستان باز میشود تا ارتباط مستقیمی بین ژنراتور دما بالا و محفظه اواپراتور برقرار کند؛ در شکل بالا شیر B را میبینید که بهصورت دستی باز و بسته میشود.
مشعل چیلر جذبی شعله مستقیم
اجزای مشعل چیلر جذبی شعله مستقیم
بخش اصلی انرژی حرارتی چیلر ابزوربشن، توسط مشعل تامین میشود. این مشعل شامل یک موتور الکتریکی و جرقهزن الکتریکی است که با ترکیب سوخت و هوا، اشتعال ایجاد میکند. مشعل روی قسمت ژنراتور دما بالا نصب میشود؛ ساختار مکانیکی خط گاز آن شامل فیلتر، رگلاتور و شیر برقی است و بخش الکتریکال آن، برای ارتباط با مرکز کنترل چیلر جذبی، یک رله دارد که عملکرد مشعل را بهطور کامل کنترل میکند. برای تنظیم ظرفیت چیلر جذبی متناسب با دمای آب چیلد، ظرفیت مشعل توسط یک موتور دمپر و جریان آنالوگ ۴ تا ۲۰ میلیآمپر تنظیم میشود؛ این جریان از کنترلر به موتور دمپر رسیده و میزان باز بودن دمپر ورودی هوا را تغییر میدهد که خود باعث تغییر ظرفیت مشعل میشود.
مشعل چیلر جذبی شعله مستقیم کریر
سیستم پرچ و وکیوم چیلر جذبی شعله مستقیم
سیستم پرچ چیلر جذبی
چیلر جذبی ماشینی است که در خلا کار میکند و دو محدوده فشار کارکرد دارد: قسمت LOW با فشار مطلق ۰.۰۱ اتمسفر و قسمت HIGH با فشار ۰.۱ اتمسفر. به همین دلیل، هرگونه نشتی و شکستهشدن وکیوم، مشکلاتی مثل عملکرد نادرست یا کریستالیزهشدن محلول ایجاد میکند. تقریباً ۹۰ درصد مشکلات کارکردی چیلر جذبی، ناشی از حضور گازهای غیرقابل تقطیر در آن است؛ برای تشخیص دقیق این مشکلات، مراجعه به راهنمای عیبیابی چیلر جذبی هم میتواند مفید باشد. این گازها به دو صورت در چیلر جذبی ظاهر میشوند:
- اول، به واسطه واکنشهای شیمیایی و احتمال خوردگی داخل محفظه چیلر
- دوم، ورود هوا به داخل چیلر به دلیل سهلانگاری یا وجود نشتی
این گازها در قسمت ابزوربر باعث کاهش انتقال حرارت و افزایش فشار محفظه میشوند که خود فرایند جذب در لیتیوم بروماید را کاهش میدهد؛ در قسمت کندانسور نیز با افزایش فشار و کاهش قابلیت جذب، فرایند تقطیر مبرد را مختل میکنند.
با این حال، با وجود واکنشهای شیمیایی در چیلر جذبی، حضور این گازها در مقیاس کم طبیعی است؛ گازهایی مثل H2، N2 و O2 که در دمای معادل فشار اشباع چیلر جذبی قابل کندانسشدن نیستند. سیستم پرچ بهطور خودکار این گازهای غیرقابل کندانس را از داخل چیلر جذبی به سمت محفظه پرچ خارج میکند.
سیستم پرچ چیلر شعله مستقیم کریر
از آنجا که بیشتر این گازها در ابزوربر جمع میشوند، برای پرچکردن آنها باید در محفظه فشار پایین ابزوربر، بهوسیله قطعهای به نام اداکتور فشار کمتری ایجاد کرد و گازها را از ابزوربر خارج نمود. اداکتور دارای نازلی است که دهانه خروجی آن بهصورت شیپورهای است. جریان مایع با فشار پمپ ابزوربر از دهانه تنگ نازل عبور میکند و در ورودی شیپوره باعث کاهش فشار و مکش میشود؛ اگر ورودی شیپوره به معابر دیگری هم راه داشته باشد، سیال آن مسیرها نیز در اثر همین افت فشار به داخل شیپوره کشیده میشود.
اداکتور
همانطور که در سیستم پرچ چیلرهای شعله مستقیم کریر مشاهده میکنید، یک انشعاب از خروجی پمپ محلول، توسط اداکتور با گازهای کشیدهشده از ابزوربر مخلوط شده و به محفظه پرچتانک فرستاده میشود. این مخزن مانند یک جداکننده گاز عمل میکند: محلول را از گازهای غیرقابل تقطیر جدا میکند، گازها به سمت بالای مخزن میروند و محلول در پایین مخزن ذخیره شده و از طریق لوله سرریز ژنراتور به ابزوربر بازمیگردد.
سیستم پرچ چیلر جذبی شعله مستقیم 16DN
گازهای غیرقابل تقطیر از سمت بالای محفظه پرچ خارج میشوند؛ بیشتر گازهای تولیدشده در چیلر جذبی از نوع هیدروژن هستند و دستگاههای وکیوم به دلیل کوچکبودن اتم هیدروژن، توانایی مکیدن آن را ندارند. به همین دلیل، برای خروج گاز هیدروژن، استفاده از سلول پالادیوم (Palladium Cell) بسیار موثر است؛ زیرا پالادیوم در دمای بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد میل فوقالعادهای به جذب هیدروژن دارد. این سلول که توسط یک گرمکن الکتریکی داغ میشود، ابتدا هیدروژن را جذب و سپس آن را میسوزاند.
برای دفع سایر گازهای غیرقابل تقطیر، این گازها در مخزن ذخیره گازهای غیرقابل تقطیر انباشته میشوند و در دورههای زمانی مشخص (مثلاً هر دو هفته یکبار)، همچنین هنگام تغییر فصل و سرویس چیلر جذبی، توسط پمپ وکیوم از محفظه به بیرون تخلیه میشوند. در صورت مشاهده افت مکرر وکیوم یا افزایش فشار غیرعادی، بهتر است هرچه زودتر تعمیر چیلر جذبی توسط تکنسین مجرب انجام شود تا از کریستالیزهشدن محلول و آسیب بیشتر به دستگاه جلوگیری شود. برای مقایسه کلیتر این سیستم با چیلرهای تراکمی هم میتوانید معرفی انواع چیلر تراکمی و بررسی اجزای آن را مطالعه کنید.
برداشت از مطالب سایت تنها با ذکر منبع و لینک سایت مجاز میباشد
