بررسی جامع و کامل چیلر تراکمی زیر صفر

در صنعت جهت برخی مصارف مانند دستگاه های لیزر و دستگاه های تزریق پلاستیک احتیاج به آب با دمای پایین تر از 5°C دارد که در اصطلاح به این گونه چیلرها، چیلر زیر صفر می نامند. لذا با توجه به این شرایط دمایی باید از ترکیب آب و با ضد یخ استفاده کرد. در ساختار تمامی چیلر یکی مهمترین لوازم کنترلی، آنتی فریز می باشد. همان طور که می دانیم آب در دمای صفر درجه سانتی گراد شروع به انجماد می کند و در اثر انجماد آب باعث آسیب شدید به لوله های اواپراتور و مبدل ها و ترکیدگی آنها  می گردد. لذا در این کاربرد از چیلرها از محلول ضدیخ باید استفاده کرد. یکی دیگر از شرایط کارکرد این گونه چیلرها  کنترل فشار کندانسور چیلر با استفاده تغییر دور فن های آن می باشد. زیرا با کاهش دمای آب چیلر، باعث کاهش فشار می گردد . همچنین باید در نظر گرفت که چیلر زیر صفر با توجه به کاربردشان در تمامی فصول سال به خصوص، در فصل سرد سال که این شرایط نیز باعث کاهش فشار در چیلر می گردد. که لزوم استفاده کنترل دور فن کندانسور چیلر را دو چندان می کند. در صورتی که دمایی آب چیلر تا مقدار 0°C  مورد نیاز باشد؛ می توان فقط با تغییر درجه کنترلی چیلرهای معمول تا مقدار مورد نظر ، از آن بهره جست. ولی در صورتی که نیاز ذمایی از0°C  تا -10°C باشد. باید تغییراتی اساسی در ساختار چیلر اعم از تابلو برق و قطعات کنترلی و همچنین ظرفیت اکسپنشن و کمپرسور مورد بازبینی قرار گیرد.

جهت تعیین سیال در گردش برای کاربرهای چیلرهای تراکمی زیرصفری میتوان از محلول آب و سدیم کلراید و یا محلول کلسیم کلراید جهت کاهش دمای فریز شدن سیال استفاده نمود.که با توجه به احتمال رسوب گذاری این سیالات، امروزه از محلول های ضد یخ شمیایی استفاده می گردد.

چیلر صنعتی زیر صفر

ضد یخ و تاثیر آن بر چیلر

اگر دمای آب تغذیه چیلر کمتر از F°50 معادل 10 درجه سانتی گراد می تواند از ضد یخ در سامانه چیلر استفاده نمود. اگر چیلر زیر صفر در دمایی پایین تر از این مقدار رها گردد، انجماد سریع در اواپراتور رخ داده وکارایی سیستم را به نحوی چشمگیر کاهش می دهد و حتی بدتر از آن باعث ایجاد صدمات جدی به چیلر می گردد.  بسیار مهم است همیشه از حداقل مقدار ضدیخ در سیستم استفاده گردد، زیرا غلظت بالای این ماده تنها ظرفیت سیستم سرمایش را کاهش می دهد. اگر ضدیخ با غلظت مناسبی در سیستم مورد استفاده قرار گیرد، از بروز انجماد سریع جلوگیری کرده و خرابی احتمالی چیلر را کاهش خواهد داد. به یاد داشته باشید که نباید ضدیخ های مورد استفاده در خودرو ها را در چیلر زیر صفر به کار برد. افزودنی های که در این ضدیخها یافت می شود، باعث اشکال در مبدل های حرارتی شده منجر به عدم کارایی کافی در انتقال حرارت می گردد.

اتیلن گلیکول و پروپیلن گلیکول 2 ماده اصلی برای ضدیخ ها می باشد و در دمای -51°C  الی 177 عملکرد خوبی دارند. اتیلن گلیکول کاربرد بیشتری دارد. اگر کاربرد مورد نظر در زمینه مواد دارویی و یا در تماس با غذا یا آب آشامیدنی باشد،  استفاده از پروپیلن گلیکول خالص، انتخاب صحیحی می باشد. محلول های ضدیخ دارای رنگدانه یا بازدارنده های خاص، سمی بوده و نباید در چنین مواردی استفاده شود. برخی قوانین و استاندارها ، استفاده از اتیل گلیکول را مجاز نشمرده و تنها استفاده از پروپیلن گلیکول را الزام نموده اند. برخی از سازندگان، گلیکول های حاوی بازدارنده های شیمیایی ارایه می دهند که به  کاهش خوردگی سیستم کمک می کند. البته حتی با وجود استفاده از گلیکولهای حاوی مواد ضدخورنده، سیستم های آب سرد که در آنها از لوله و اتصالاتی از جنس آهن، فولاد یا آهن گالوانیزه استفاده شده باشد، می توانند در معرض خوردگی قرار گیرند. این مواد بهتر است در ساخت چیلر به گرفته نشود و بهتر است از متریالی از قبیل لوله و اتصالات مسی و فولاد ضد زنگ  و یا پی وی سی استفاده گردد. ضد یخ ها موادی خورنده می باشد و همچنین در فهرست مود سمی سازمان حمایت محیط زیست ایالات متحده آمریکا نیز قرار دارد.

تاثیرات  چیلر با اضافه کردن ضدیخ

هنگامی که ظرفیت یک چیلر زیر صفر تعیین می کنید، باید تغییر کارایی سیستم را با توجه به اضافه کردن گلیکول را در نظر بگیرید. انرژی خروجی سیستم با افزایش غلظت گلیکول به کار گرفته شده، در بیشتر موارد استفاده  از غلظت بیش از 50 درصد وزنی پروپیلن گلیکول یا 40 درصد وزنی اتیلن گلیکول در سیستم توصیه نمی شود. زمانی که اندازه مناسب چیلر را برای کاربرد مورد نظر تعیین می کنید. خروجی چیلر باید با توجه  عکس العمل سیستم به اثرات مربوط به خاصیت انتقال حرارت پایین تر گلیکول در مقایسه با آب، تصحیح گردد. نرخ جریان پمپ ها نیز باید هنگامی که غلظت گلیکول بالا می رود، کمتر در نظر گرفته شود. همچنین افت فشار کلی سیستم و به تبع  آن، اندازه پمپ های موجود درفرایند باید براساس افزایش گلیکول تعیین گردند.

انتخاب چیلر زیر صفر تراکمی

در قدم اول در انتخاب چیلر زیر صفر تعیین هواخنک یا آب خنک بودن کندانسور می باشد. در کندانسور آبی دمای معادل فشار اشباع 105°F می باشد و همچنین دمای معادل فشار اشباع در چیلرهای کندانسور هوایی حدودا معادل 120°F  می باشد. جهت تعیین مدل چیلر تراکمی زیر صفر چهار فاکتور زیر راباید تعیین کنیم.

1. دمای ضد یخ ورودی به چیلر
2. دمای ضد یخ خروجی از چیلر
3. ظرفیت برودتی مورد نیاز برحسب تن تبرید
4. دمای آب ورودی به برج خنک کننده در چیلرهای تراکمی آب خنک

ابتدا مطابق با نیاز برودتی و دمای آب مورد نیاز جهت فرآیند صنعتی، بار برودتی و دمای خروجی از چیلر را تعیین کرده؛ سپس با استفاده از دمای خروجی از چیلر درصد ترکیب اتیلن گلیکول را مطابق نمودار 1 تعیین می کنیم.

نمودار 1 – درصد اتیلن گلیکول برحسب دما

در قدم بعد با استفاده از درصد وزنی مخلوط اتیلن گلیکول در نمودار 2، ضریب تصحیح در اواپراتور را (k) را بدست می آوریم.

نمودار 2

با قرار دادن k  در فرمول زیر مقدار دبی مورد نیاز را برحسب Gpm بدست می آوریم:

که در آن دبی برحسب GPM و تغییر دمای ضدیخ برحسب فارنهایت و Q بار برودتی برحسب TON تبرید می باشد.

حال با استفاده از نمودار 3 برحسب دمای محلول ضدیخ خروجی از چیلر  ضریب تصحیح چیلر را برای جهت ظرفیت برودتی و مصرف انرژی بدست می آوریم.

نمودار 3

حال ضریب بدست آمده را تقسیم بر ظرفیت مورد نیاز کرده و مقدار ظرفیت نامی چیلر بدست می اید. با ظرفیت موجود را در جدول انتخاب چیلر در بار نامی چیلر مورد نظر انتخاب می کنیم.

جدول بالا مطابق با چیلرهای تراکمی شرکت کریر می باشد در حالت های مختلف دمای کندانس می باشد که جهت انتخاب چیلر با کندانسورهایی دمای 120°F  و در صورت استفاده از کندانسور آبی دمای متناظر آن 105°F می باشد. که هر دو دما در جدول مشخص شده اند.

منبع ذخیره چیلر

ایجاد یک رابطه دقیق بین حجم آب در گردش و عملکرد چیلر زیر صفر بسیار مهم است. آب در گردش شامل اواپراتور و لوله ها وکویل های هواساز ها و مبدل ها همچنین در صورت لزوم منبع دخیره می باشد. حال اگر حجم منبع آب چیلد پایین باشد باید باعث خاموش روشن شدن ها متداول کمپرسور می گردد و باعث آسیب چیلر می شود. حداقل مقدار منبع ذخیره آب باید به ازای هر تن تبرید 3gpm در نظر گرفت. در صورتی که حجم آب از این مقدار پایین تر باشد باید با درنظر گرفتن منبع دخیره در چیلرها  این کاهش آب را جبران نمود. در چیلرهای زیر صفر صنعتی نیز یکی از مهمترین ارکان در نظر گرفتن منبع ذخیره جهت بسیار ضروری و مهم می باشد. حجم مقدار منبع آب در گردش در چیلرهای صنعتی زیر صفر  6gpm -10gpm به ازای هر تن تبرید می باشد. این افزایش به دلیل متغیر بودن مقدار بار برودتی و تغییر دبی آب می باشد. این منبع بهتر است در خط برگشت چیلر نصب گردد.

چیلر به همراه منبع ذخیره

تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس

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