نحوه عملکرد چیلر جذبی

عملکرد چیلر جذبی دارای نکات ریز و درشتی می باشد که در این مقاله به آن پرداخته می شود. ابتدا به اجزای چیلر ابزوربشن و طرز کار چیلر های جذبی پرداخته شده و سپس سیکل آن به دقت مورد بررسی قرار می گیرد. شناخت هر چه بیشتر آن ها می تواند میزان هزینه های ناشی از تعمیر چیلر جذبی و سرویس چیلر جذبی را کاهش دهد.

چیلر جذبی چیست

در تهویه وتبرید چیلرها به دو دسته چیلر تراکمی و چیلر جذبی تقسیم می­شوند. چیلرهای  تراکمی که با مصرف انرژی به صورت الکتیریسته کار می­کنند شامل چهار قسمت ­کمپرسور کندانسور شیر انبساط و اواپراتور می­باشد، که با گردش مبرد در بین این 4 جز برودت ایجاد می­ شود.

سیکل چیلر تراکمی

در سیکل چیلر تراکمی مبرد با گرفتن گرما از اواپراتور و متراکم و افزایش فشار توسط کمپرسور انجام می گردد. حال مبرد فوق داغ با ورود به کندانسور در دمای که در دسترس هست شروع به تقطیر در فشار در دمای اشباع آن دما می­کند، در انتها با رسیدن مبرد به شیر انبساط و افت فشار توسط آن باعث ایجاد امکان تبخیر می گردد.

اما در سیکل چیلر جذبی دارای دو تفاوت عمده می­باشد که ابزوربر، پمپ و ژنراتور به جای کمپرسور جایگزین شده همچنین در سیکل چیلر جذبی دارای مبرد ثانویه دیگر نیز می­باشد به نام ابزوربر می­ باشد.

سیکل چیلر جذبی

از انواع چیلر جذبی می توان به چیلر جذبی تک اثره و چیلر جذبی دو اثره اشاره کرد.

در چیلر جذبی مانند چیلرهای تراکمی دارای محفظه ابزوربر و اواپراتور جهت تبادل دما می ­باشد. چیلر جذبی نیز با عملیات تبخیر موجب ایجاد سرما و کاهش دمای آب کویل می­شود، آن را محفظه تبخیر کننده یا اواپراتور می­ نامیم و پمپ آن را نیز پمپ اواپراتور یا پمپ مبرد نامگذاری می­کنیم.

ابتدا با ورود مبرد که همان آب مقطر می­ باشد به محفظه اواپراتور در فشار خلا باعث تبخیر مبرد در دمای حدود  C°5  تبخیر می­شود حال باید  با راه کاری مبرد بخار شده را از محفظه اواپراتور خالی کنیم، در چیلر جذبی از یک ماده جاذب رطوبت استفاده می­کنیم ماده ای که با جذب  رطوبت فشار محفظه را کاهش دهد. که معمولا نمک ها رطوبت گیر های مناسبی می­باشند که متخصصان این صنعت لیتیوم بروماید را توصیه کردند.

لیتیوم بروماید نمکی است که به صورت محلول با جذب آب مقطر از اواپراتور  رقیق می­گردد محلول رقیق شده که به وسیله پمپ ابزوربر به ژنراتور فرستاده می­شود. ژنراتور  مبدلی می­باشد که با انتقال انرژی حرارتی به مدار لیتیوم بروماید رقیق باعث جداسازی مبرد که همان آب مقطر می­باشد از محلول لیتیوم بروماید جدا شده و محلول غلیط شده وارد ابزوربر و مبرد وارد چرخه اواپراتور می­گردد.

چيلرها جذبی بصورت بسته مي باشند و در فشار زير اتمسفر خلاء نسبي کار مي کنند که شامل دو قسمت فشار بالا ژنراتور و کندانسور و فشار پائين ابزوربر و اواپراتور مي باشد.  در چیلر جذبی براي توليد برودت از گرما استفاده مي گردکه براساس جذب حرارت و تبخير مبرد و جذب بخار مبرد توسط ماده جاذب سيكل برودتي برقرار مي شود.

عملکرد اجزای اصلی چیلر جذبی

اجزای چیلر ابزوربشن یا چیلر جذبی شامل موارد زیر می باشد:

اواپراتور

اواپراتور که در مخزن پاييني به صورت مشترك با ابزربر قرار گرفته است شامل لوله هاي مسي فين دار، سيني، المينتور، سپرهاي جمع کننده پاشش، نازل هاي پاشش می باشد و جهت تبادل انرژي حرارتي بين مبرد و آب چيلد که در داخل لوله ها جاري است، طراحي گرديده است. علاوه بر آن براي آشكار ساختن حالت بار کامل و جلوگيري از غليظ شدن بيش از اندازه محلول ابزربر يك لوله سرريز بر روي تانك مبرد نصب شده است. در چیلر جذبی با استفاده از پمپ وکیوم محفظه را در خلا قرار داده و باعث شده آب مقطر داخل مخزن در دمای C°5  که معادل فشار kPa 1.034 به جوش آید و که باعث گرفتن گرمای آب در کویل می­گردد.

در اواپراتور برای افزایش انتقال حرارت، مبرد بر را بر روی لوله های مسی اواپراتور به وسیله نازل پاشیده می­شود همچنین یک پمپ نیز به جهت پاشش بهتر آب مقطر بروی لوله های مسی تعبیه شده است.

ابزربر

ابزربر چیلر جذبی که در مخزن پائيني بصورت مشترك با اوپراتور قرار گرفته است شامل نازل هاي پاشش، لوله پرچ تخليه گازهاي غيرقابل تقطير و لوله هاي مسي مي باشد. يك چشمي نشان دهنده سطح محلول سطح محلول در ابزربر را در شرايط مختلف نمايان مي سازد.  بعد از پروسه مرحله اول بخار آب تبخیر شده توسط محلول نمک لیتیوم بروماید در محفظه ابزربر جذب گردیده که به علت گرمازا بودن فرایند جذب رطوبت در چیلر جذبی می­توان گرما با استفاده از کویل­های مسی و عبور آب برج خنک کننده انجام می­گیرد.

همان طور گفته شد فرایند جذب در چیلر جذبی فرایندی گرماده می­باشد که این گرما با استفاده از  کویل و  تیوب های مسی  که در داخل آن  آب خروجی برج خنک کننده در جریان می­باشد. این جذب باعث کاهش فشار قسمت کندانسور و اواپراتور می­شود. در ابزوربر  با استفاده از پاشش سلوشن بر روی تیوب های مسی باعث افزایش انتقال حرارت می­گردد.

ژنراتور

ژنراتور چیلر جذبی که در مخزن بالائی به صورت مشترك با کندانسور قرار گرفته است، شامل لوله های مسی فين دار و سپر حرارتی و پخش يكنواخت محلول رقيق می باشد به طوريكه تبادل حرارت بين بخار و محلول به صورت مؤثر صورت مي گيرد. همچنين در اين قسمت محلول غليظ از طريق مبدل و اداکتور به سمت ابزربر انتقال می يابد و همچنين يك لوله سرريز در داخل محفظه خروجي محلول غليظ جهت مقابله باکريستاليزاسيون تعبيه گرديده است.

بعد از مرحله دوم لیتیوم بروماید رقیق و اشباع شده و دیگر قابلیت جذب آب مقطر را  ندارد ، توسط پمپ ابزوربر به سمت ژنراتور فرستاده می­شود.

منبع گرمایی در ژنراتور می­تواند آب گرم بخار و یا آب داغ باشد که وارد مدل حرارتی و لوله های مسی ژنراتور شده و باعث جدا شدن مبرد از سلوشن شده و بخار مبرد وارد کندانسور شده و سلوشن غلیظ شده پس از گذز از مبدل حرارتی وارد کندانسور می­شود. ژنراتور و کندانسور در پوسته قرار گرفته اند و قسمت فشار بالا نامیده می­شود. جنس لوله های ژنراتور به دلیل شرایط آسیب دیدگی بیشتر نسبت به دیگر قسمت ها  از جنس آلیاژ مس و نیکل می­باشد.

کندانسور چیلر جذبی

کندانسور چیلر جذبی در مخزن بالائي به صورت مشترك با ژنراتور قرار گرفته است. ساختمان کندانسور طوري طراحي شده است که آب مقطر تشكيل شده در آن مستقيماً به سمت اواپراتور هدايت مي گردد. بخار تولید شده در ژنراتور توسط یک کویل که آب سرد برج خنک کننده که  ابتدا وارد  ابزوربر و بعد وارد کندانسور می­شود و در آنجا تقطیر می­شود و به سمت اواپراتور می­رود. کندانسور و ژنراتور در یک پوسته و در یک فشار کارکرد و فشار آن متناظر با فشار بخار در دمای کندانس که مقدار آن 10.34KPa می­باشد.

در کندانسور آب مقطر تقطیر شده در تشت زیر کندانسور جمع شده بعد به سمت اواپراتور سرریز می­شود.

بعد از کندانسور مبرد ابتدا باید  از اوریفیس که همان دستگاه انبساط است، عبور کند که وظیفه این قطعه جداکردن قسمت فشار بالا از قسمت فشار پایین می­باشد. البته در بسیاری از مدل های چیلر جذبی به جای اوریفیس از سیفون استفاده کرده­اند که باعث جدا شدن قسمت ابزوربر کندانسور از قسمت اواپراتور و کندانسور می گردد.

این اوریفیس سبب کاهش فشار مایع مبرد جهت ورود به اواپراتور و آماده شدن جهت پدیده فلش که باعث تبخیر آب مقطر در فشار خلا می گردد.

مبدل حرارتی چیلر جذبی

از طريق مبدل حرارتي بين محلول رقيق خروجي از ابزربر درضمن انتقال به سمت ژنراتور و محلول غليظ خروجي از ژنراتور در ضمن انتقال به سمت اواپراتور تبادل انرژي حرارتي صورت مي گيرد. درنتيجه درجه حرارت محلول رقيق ورودي به ژنراتور افزايش يافته و درجه حرارت محلول رقيق ورودي به ابزربر کاهش می يابد که سبب افزايش راندمان چيلر مي گردد. مبدل حرارتي فوق ذکر که بدنه آن از ورقه هاي کربن استيل مي باشد در زير مخزن پایيني نصب شده است.

پمپ های محلول و مبرد

در چیلر جذبی تنها قسمت مصرف کننده انرژی الکتریکی  پمپ ها می­باشد پمپ هایي که جهت انتقال محلول و مبرد بر روي دستگاه نصب شده است از نوع هرمتيك و کاملاً بسته مي باشد و پوسته پمپ و پوسته موتور يكپارچه مي باشد به جز اين، پمپ ها از نوع يك پمپ سانتريفيوگال مي باشد مرکب از يك پمپ اسكرو پديده کاويتاسيون در آن جلوگيري بعمل مي آيد. پمپ هاي فوق ذکر مخصوص استفاده در چيلرهاي جذبي مي باشد.

ساختار این پمپ ها به صورت  leakless وhermetic  بوده و احتیاجی به خنک کاری و روغن کاری ندارد و خنک کاری آن به وسیله خود محلول در گردش خنک می­شود.

چیلر جذبی شامل دو پمپ می­باشد که پمپ مبرد، آب مقطر را از تشک اواپراتور مکیده و آن را از  طریق نازل یا افشانک ها بروی تیوب های مسی حامل جریان آب سردشونده می­پاشد. پمپ های محلول نقش انتقال محلول رقیق از سمت ابزوربر به سمت  کندانسور را بر عهده دارد یاتقان این پمپ ها از نوع گرافیتی می­ باشد که احتیاج به روغن کاری و خنک کاری نمی­ باشد و به وسیله خوده محلول انجام می­ گیرد.

سیکل چیلر جذبی

در  شکل بالا سیکل کامل یک چیلر جذبی را مشاهده می­کنید  که شامل 4 جز اصلی ابزوربر ، اواپرتور ژنراتور و کندانسور می­باشد و سمت فرعی که شامل پمپ های مبرد و محلول می­باشد.

شیرآلات در چیلر جذبی

شیر آلات مورد استفاده در چیلر جذبی از نوع شیر آلات مخصوص وکیوم می باشد و از دیافراگم سوپر وکیوم می­ باشد که امکان نشت هوا به داخل از طریق محور و بدنه شیر غیر ممکن می­ باشد در صورت استفاده از شیرگازی احتمال نشتی از قسمت محور آن بسیار بالا است و باید با شیر دیافراگمی تعویض گردد.

پرچ و جداسازی گازهای غیرقابل تقطیر

با توجه به واکنش های شیمیایی در چیلر جذبی  گازهای غیر قابل تقطیر در چیلر تولید می­گردد که باعث شکسته شدن وکیوم می­گردد. برای تخلیه این گازها در چیلرهای طرح یورک در محفظه وکیوم جمع می­گردد و به وسیله پمپ وکیوم تخلیه می­گردد که از جمله آن می­توان به چیلر جذبی ساری پویا اشاره کرد.

در این حالت ابتدا شیر شماره 1 را باز کرده سپس شیر شماره 2 را باز کرده در صورتی پمپ وکیوم درست عمل کرده باشد گیج جیوه ای عمل کرده و عدد بین 0-1mmHg را نشان می­دهد سپس شیر شماره 3 را باز کرده تا وکیوم دستگاه چک گردد. در صورتی که دستگاه خالی باشد این عدد باید بین 0-4mmHg باشد در غیر این صورت باید تمام اتصالات دیافراگم شیرها چک گردد.

در چیلر جذبی طرح کریر می­ توان عملیات پرچ گیری در شکل بالا مشاهده می­کنید می­توان بدون پمپ وکیوم انجام داد ابتدا توسط ادکتور گازهای ناخالص از محفظه ابزوربر  کشیه می-شود و توسط محفظه B به سمت کندانسور می­رود سپس همان گونه که در شکل دیده می-شود از محفظه کندانسور کشیده می­شود به سمت محفظه شماره D می­رود وقتی گاز غیر قابل تقطیر در این محفظه جمع گردد لول F چراغ پرچ بر روی دستگاه را روشن کرده تا نگهدار پرچ گیری را انجام دهد. در پرچ گیری چیلر جذبی کریر  ابتدا شیر دیافراگمی L  را بسته سپس شیر E بسته و بعد از مدتی شیر H را باز کرده و حباب در محلول تخلیه می­گردد. بعد از اتمام و خارج شدن تمام حباب ها جهت برگرداندن چیلر جذبی روی حالت اولیه شیر  H را بسته سپس شیر E  باز کرده و بعد شیر L را باز کرده و چیلر جذبی به کارکرد عادی خود بر می­ گردد.

خواص ليتيوم برومايد

با توجه به اينكه ليتيوم از عناصر قليائي و برم از خانواده هالوژنها مي باشد، ليتيوم برومايد از نظر خواص فيزيكي و شيميائي نزديك به نمك طعام بوده و ترکيبي پايدار مي باشد که در هواي آزاد تجزيه نمي گردد و فرار نمي باشد. خواص اساسي اين نمک در جدول زير نشان داده شده است ليتيوم برومايد داراي خاصيت جذب رطوبت بسيار زياد مي باشد.

حلاليت

محلول ليتيوم برومايد مي تواند آب بسيار زيادي را در خود حل کند. براي مثال در شرايط دماي اتاق، غلظت محلول اشباع حدود 53 درصد مي باشد. وقتی آب از محلول ليتيوم برومايد تبخير گردد يا درجه افزايش يابد، ميزان غلظت محلول ليتيوم برومايد تغيير می کند.

گرماي ويژه

گرماي ويژه محلول جاذب ليتيوم برومايد که کم مي باشد از نظر کمك به راندمان حرارتي چيلرهاي جذبي بسيار قابل اهميت است. کوچك بودن گرماي ويژه در شرايط کار و بزرگ بودن گرماي نهان تبخير آب اين انتظار را پيش  می آورد که چيلرهاي جذبي که در آنها محلول جاذب ليتيوم برومايد است و مبرد آب مي باشد داراي راندمان حرارتي بالایي باشند.

PH

محلول خالص ليتيوم برومايد تقريباً خنثی است به هرحال محلولي که در چيلرهاي جذبی ميباشد کمي قليايي است تا مسأله خورندگی منتهي شود.

خورندگی

خورندگي محلول ليتيوم برومايد خيلي کمتر از آب نمك و يا محلول نمكهاي کلسيم مي باشد. اما از نظر رعايت موارد ايمني، نظر به اينكه خوردگي نكته بسيار مهمي در طراحي تجهيزات مي باشد، محلول ليتيوم برومايد به صورت قليائي درآمده و علاوه بر اين افزودنی هاي شيميائي جهت مقابله با خوردگي به آن افزوده مي شود از ليتيوم کرومات که بسیار مورد استفاده می­باشد باعث رنگ زرد در چیلر های جذبی می­ گردد.

اگرچه خاصيت سمي محلول ليتيوم برومايد بسيار ضعيف مي باشد بهرحال بايد از تماس مستقيم پوست و يا اجزاي بدن به آن خودداري گردد. در صورت هرگونه تماس با پوست و بدن سريعاً با آب شسته شود.

در ویدیوی زیر می توانید طرز کار چیلر جذبی را مشاهده کنید.

Trane :منابع

تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس

برداشت از مطالب سایت تنها با ذکر منبع و لینک سایت مجاز می باشد