کریستالیزاسیون یا تبلور محلول در چرخه چیلر جذبی، خطوط انتقال محلول لیتیوم بروماید را مسدود میکند و میتواند آسیب جدی به پمپ محلول وارد کند. کریستالیزاسیون ممکن است شدید یا جزئی باشد؛ در حالت شدید که بهندرت رخ میدهد، ممکن است مبدل حرارتی از کریستال انباشته شود، بهطوریکه گرمکردن معمولی هم مسیر را باز نمیکند و کار به شکافتن مبدل میکشد. با این حال، پدیده تبلور محلول لیتیوم بروماید در چیلر جذبی آنطور که شایعه شده، خوفانگیز و لاعلاج نیست. اول اینکه سازندگان با بهکارگیری انواع کنترلر و سیستمهای رقیقسازی، امکان بروز کریستال شدید را بهحداقل رساندهاند و با هشدارهای بهموقع، بهرهبردار را از احتمال بروز چنین حادثهای آگاه میکنند؛ بنابراین جای نگرانی چندانی وجود ندارد. دوم اینکه در صورت بروز این پدیده، راههایی برای رفع آن وجود دارد که میتواند سیستم را به حالت اولیه بازگرداند.
تبلور محلول در اثر کاهش دما و افزایش غلظت آن بروز میکند؛ بنابراین هر عاملی که در کاهش دما یا افزایش غلظت موثر باشد، عاملی بالقوه برای کریستال محسوب میشود. آب برج خنککننده باعث کاهش دمای محلول میشود و سیال گرمکننده، مانند بخار یا آب داغ، باعث افزایش غلظت محلول میشود. بنابراین اگر این دو عامل بهشکلی کنترلنشده در ساز و کار انواع چیلر جذبی دخالت کنند، میتوانند در کنار هم زمینه بروز این پدیده را فراهم آورند؛ برای مقایسه با شرایط چیلر تراکمی که چنین محدودیتی ندارد، میتوانید مقایسه چیلر تراکمی و چیلر جذبی را هم بخوانید. کاهش بیشازحد دمای آب برج خنککننده از یک سو و افزایش بیشازحد دمای سیال گرمکننده از سوی دیگر، هر دو از عوامل اصلی کریستال چیلر جذبی هستند. کاهش دمای برج، دمای محلول خروجی از ابزوربر را پایین میآورد؛ بنابراین یکی از محلهای محتمل بروز کریستال، ورودی مبدل حرارتی است.
برای بررسی شرایط کریستال در چیلر جذبی باید ابتدا با شرایط کارکرد و خواص لیتیوم بروماید آشنا شویم تا بتوانیم اقدامات لازم برای رفع کریستال چیلر جذبی را بهخوبی درک کنیم.
خواص لیتیوم بروماید
محلول لیتیوم بروماید و آب، مانند آب دریا، یک محلول نمکی است. در چیلرهای جذبی از محلولهایی با غلظت ۵۵ تا ۶۴ درصد استفاده میشود؛ غلظت ۵۵ درصد به این معناست که ۴۵ درصد باقیمانده از آب مقطر تشکیل شده است.
فشار کل محلول لیتیوم بروماید، مجموع فشار بخار آب و فشار جزئی لیتیوم بروماید است؛ اما چون فشار جزئی لیتیوم بروماید بسیار ناچیز است، معمولاً از آن صرفنظر میشود.
نمودار فشار و دما لیتیوم بروماید
نمودار فشار-دما، موازنه محلول آب و لیتیوم بروماید را نشان میدهد. بالاترین خط نمودار مربوط به شرایط آب خالص است و پایینترین خط، مربوط به بیشترین غلظت لیتیوم بروماید است که در آن احتمال بروز کریستال وجود دارد؛ به این نمودار، نمودار Duhring گفته میشود که برای درک بهتر چرخه سرمایش جذبی بسیار کارآمد است. مراحل مختلف چرخه جذبی در بستر همین نمودار شکل میگیرد و در ادامه بهطور کامل در چیلرهای جذبی تکاثره و دواثره بررسی خواهد شد.
Duhring Diagram
تحلیل چرخه چیلر جذبی تکاثره
در تصویر زیر، پنج بخش اصلی سیستم جذبی — ژنراتور، کندانسور، اواپراتور، ابزوربر و مبدل حرارتی — با حروف لاتین مشخص شدهاند. شناخت کامل این سیکل، در رفع کریستال چیلر جذبی کمک زیادی میکند.
چرخه چیلر جذبی تک اثره
ابتدا از ابزوربر شروع میکنیم: محلول رقیق لیتیوم بروماید، ابزوربر را در نقطه A، در دمای F°۱۰۵ و غلظت ۵۹٪ ترک میکند. این محلول در نقطه B از مبدل حرارتی عبور میکند و تا دمای F°۱۷۵ پیشگرم میشود؛ در این مرحله هیچ تغییر غلظتی رخ نمیدهد و فقط دمای محلول بالا میرود. سپس در ژنراتور، نقطه C، دمای محلول در غلظت ثابت افزایش مییابد و در فشار ثابت، مبرد از آن جدا شده و میجوشد؛ لیتیوم بروماید در خروجی ژنراتور، نقطه D، غلیظ میشود.
Duhring diagram چیلر جذبی تک اثره
محلول در نقطه D تا غلظت ۶۴.۵٪ و دمای F°۲۱۵ غلیظ میشود، سپس از مبدل حرارتی عبور کرده و تا دمای F°۱۳۵ خنکتر میشود. این محلول غلیظ در نقطه E بهوسیله پمپ با محلول رقیق ترکیب میشود و در نقطه F غلظت آن به ۶۲٪ میرسد؛ سپس محلول وارد ابزوربر شده، روی لولههای آن پاشیده میشود، بخار مبرد را از اواپراتور جذب میکند و دوباره تا غلظت ۵۹٪ رقیق میشود تا سیکل از نو تکرار شود.
همانطور که در این نمودار مشاهده کردید، چیلر جذبی تکاثره بر منطق دو فشار کارکرد بالا و پایین عمل میکند: فشار پایین حدود psi 0.015 و فشار بالا حدود psi 1.5 است.
تحلیل چرخه چیلر جذبی دواثره
چرخه چیلر جذبی دو اثره
تحلیل چرخه چیلر جذبی دواثره بسیار شبیه چیلر جذبی تکاثره است و فقط با اختلاف بسیار کمی نسبت به چیلر جذبی شعله مستقیم دواثره متفاوت است. ابتدا مبرد توسط پمپ اواپراتور روی تیوبهای اواپراتور اسپری میشود؛ گرمای آب چیلد واتر توسط گرمای نهان آب مقطر جذب میشود و باعث تبخیر آن میگردد. این بخار مبرد توسط لیتیوم بروماید در ابزوربر جذب میشود؛ در ابزوربر، لیتیوم بروماید غلیظ و آب مقطر با یکدیگر ترکیب شده و محلول رقیق تشکیل میدهند. این محلول رقیق توسط پمپ محلول، از مبدلهای دما پایین و دما بالا عبور میکند و سپس وارد ژنراتور میشود؛ محلول واردشده به ژنراتور دما بالا با گرمای حاصل از احتراق مشعل، بخار مبرد را از خود جدا میکند.
این بخار مبرد وارد ژنراتور دما پایین میشود؛ سپس با گرمایی که از محلول آن گرفته میشود، مبرد تقطیر و لیتیوم بروماید کاملاً غلیظ میشود.
Duhring diagram چیلر دو اثره
| نقطه | توضیح | قابل اندازهگیری |
| 1 | محلول غلیظ داخل بدنه ابزوربر، پیش از پاشش روی لولههای آب خنککننده و جذب بخار مبرد | خیر (نقطه داخلی) |
| 2 | لیتیوم بروماید رقیق، بعد از ابزوربر و پیش از ورود به مبدل دما پایین (پس از پمپ محلول) | بله |
| 3 | بعد از مبدل حرارتی دما پایین؛ دمای محلول در این نقطه افزایش یافته است | بله |
| 4 | بعد از مبدل حرارتی دما بالا و پیش از ورود به ژنراتور دما بالا؛ غلظت مشابه نقاط ۲ و ۳ اما دمای بالاتر | بله |
| 5 | محلول رقیق در حال پیشگرمشدن داخل ژنراتور، آماده تبخیر و جداشدن مبرد از لیتیوم بروماید | خیر (نقطه داخلی) |
| 6 | محلول غلیظشده بعد از ژنراتور دما بالا و پیش از ورود به ژنراتور دما پایین | بله (با اندازهگیری دمای محلول خروجی از ژنراتور دما بالا و بخار مبرد خروجی از ابزوربر) |
| 7 | محلول غلظت متوسط خروجی از ژنراتور، پس از عبور از مبدل حرارتی دما بالا و کاهش دما، آماده ورود به ژنراتور دما پایین؛ غلظت مشابه نقطه ۶ | بله |
| 8 | شروع غلیظشدن در ژنراتور دما پایین، همزمان با جوشیدن مبرد در دمای اشباع کندانس | خیر (نقطه داخلی) |
| 9 | محلول غلیظ خروجی از ژنراتور دما پایین | بله |
| 10 | محلول غلیظ خروجی از مبدل حرارتی دما پایین؛ غلظت برابر با نقطه ۹ (نقطهای با پتانسیل بالای کریستال) | بله |
| 11 | بعد از اداکتور و پیش از اسپری لیتیوم بروماید | خیر |
با بررسی نقاط حساس چیلر جذبی دواثره، مقادیر دما، فشار و غلظت آنها در جدول زیر آمده است.
جدول دما و فشار و غلظت لیتیوم بروماید در چیلر جذبی دواثره
چگونگی کریستال در چیلر جذبی
Duhring diagram
لیتیوم بروماید یک نمک جامد محلول در آب است. تمام نمکهای محلول در آب، در هر غلظت معین، یک دمای اشباع مشخص دارند؛ اگر دمای محلول کمتر از این دما باشد، محلول به حالت جامد و تبلور درمیآید، و اگر دما بالاتر باشد، به شکل مایع باقی میماند. ناحیه زیر این خط، همانطور که در شکل بالا نشان داده شده، ناحیه کریستالیزاسیون نامیده میشود.
این خط بر اساس غلظت و دما روی نمودار Duhring بالا قابل مشاهده است؛ برای مثال در غلظت ۵۶ درصد، اگر دمای محلول بیشتر از F°۱۲۳ باشد، تمام لیتیوم بروماید بهصورت محلول در آب باقی میماند؛ اما اگر دما از این مقدار پایینتر بیاید، لیتیوم بروماید شروع به تبلور و جدا شدن از محلول میکند که به آن کریستال گفته میشود.
Duhring diagram چیلر جذبی تک اثره
همانطور که در نمودار بالا، مربوط به یک چیلر جذبی تکاثره، مشاهده میکنید، در ناحیه مبدل حرارتی خطر کریستال وجود دارد. محلول لیتیوم بروماید در غلظت ۶۵٪ تا دمای F°۱۳۵ خنک میشود که با توجه به دمای اشباع لیتیوم بروماید در همین غلظت (F°۱۲۳)، خطر کریستال در این حالت وجود ندارد.
حال فرض کنید غلظت به ۶۶٪ برسد و محلول در نقطه E تا همان F°۱۳۵ خنک شود. با توجه به اینکه دمای اشباع در این غلظت F°۱۴۳ است، نتیجه این وضعیت، بروز کریستال در مبدل حرارتی و انسداد مسیر جریان محلول از ژنراتور به سمت ابزوربر خواهد بود.
هنگامی که یک چیلر دچار کریستال میشود، تنها راهحل ممکن، بالا بردن دما تا بالاتر از دمای اشباع محلول در همان غلظت است.
امروزه با ظهور کنترلرهای مدرن، چیلرهای جذبی میتوانند با مانیتور و کنترل پیوسته غلظت و دمای آب و محلول، در طیف گستردهای از شرایط بدون خطر کریستال کار کنند؛ این قابلیت هم به کنترل پیشگیرانه کریستال و هم، در صورت نیاز، به اجرای اقدامات ضد کریستال کمک میکند.
عامل تشکیل کریستال در سیکل جذبی
مهمترین عواملی که باعث ایجاد کریستال در چیلر جذبی میشوند، بهطور کلی به سه دسته تقسیم میشوند:
- هوا و گازهای غیرقابل تقطیر، بهواسطه وجود نشتی یا وکیوم نامناسب
- افت دمای آب خنککننده یا تغییرات بسیار سریع آن
- قطع برق
هوا و گازهای غیرقابل تقطیر
یکی از مهمترین علتهای بروز کریستال در چیلرهای جذبی، نشتی و ورود هوا به داخل محفظه چیلر جذبی است. همانطور که میدانید، فشار کاری چیلر جذبی بسیار پایینتر از فشار هواست و از کوچکترین روزنه، هوا به داخل چیلر نفوذ میکند؛ این نشتی معمولاً در اثر سهلانگاری در نگهداری یا راهاندازی رخ میدهد. برای جلوگیری از این نوع نشتیها، نحوه رفع نشتی چیلر و سیستمهای برودتی راهنمای مفیدی است. همانطور که پیشتر گفته شد، فشار و دمای اواپراتور به دما و فشار کاری ابزوربر بستگی دارد؛ اگر هوا به داخل چیلر نفوذ کند، بخشی از حجم ابزوربر و اواپراتور را اشغال میکند که باعث بالا رفتن فشار، افزایش دمای اواپراتور و کاهش ظرفیت چیلر میشود.
با افزایش دمای آب خروجی از اواپراتور، چیلر جذبی برای غلبه بر این شرایط، مقدار محلول ارسالی به ژنراتور و گرمای دادهشده به لیتیوم بروماید داخل ژنراتور را افزایش میدهد؛ این افزایش گرما، جوشش آب مقطر داخل ژنراتور را هم بیشتر میکند. با بالا رفتن غلظت محلول خروجی به سمت مبدل حرارتی، در شرایط بار کامل، احتمال کریستال بهشدت افزایش مییابد.
امروزه بسیاری از چیلرهای مدرن، با سنجش فشار داخلی، در صورت وجود گازهای غیرقابل تقطیر آلارم و اخطار لازم برای تخلیه آنها را صادر میکنند.
کاهش دمای آب برج خنککننده
آب سرد برج خنککننده، همراه با افزایش بار (لود) ظرفیت، میتواند باعث بروز کریستال شود. آب سردتر، دمای محلول رقیق خروجی از ابزوربر به سمت ژنراتور را پایین میآورد؛ این محلول رقیق وارد مبدل حرارتی میشود و گرمای بیشتری از محلول غلیظ خروجی از ژنراتور میگیرد. اگر دمای آن بیشازحد کاهش یابد، در مبدل حرارتی چیلر جذبی کریستال ایجاد میشود.
برای کنترل دمای آب برج، از شیر سهراه یا ترموستات کنترل فن برج استفاده میشود که هرکدام بهتنهایی یا در کنار هم، میتواند بهویژه در ابتدا و انتهای فصل کاری، مانع افت بیشازحد دمای آب برج شود.
در گذشته، کنترل ظرفیت چیلر جذبی فقط بر اساس دمای آب چیلد انجام میشد؛ اما امروزه کنترلرهای چیلرهای جذبی میتوانند بر اساس دمای آب برج خنککننده هم عمل کنند.
محدوده دمای آب برج خنککننده و ظرفیت چیلر جذبی
همانطور که در نمودار بالا مشاهده میکنید، کنترل ظرفیت چیلر جذبی بر اساس دمای آب برج خنککننده انجام میشود. اگر دمای آب برج پایین بیاید، کنترلر چیلر مقدار سیال گرمکننده ارسالی به ژنراتور را کم میکند و با باز شدن شیر رقیقسازی، بخشی از مبرد وارد مدار محلول میشود؛ به این ترتیب، کریستال در چیلر جذبی هرگز اتفاق نمیافتد.
قطع ناگهانی برق
در چیلرهای جذبی، هنگام خاموششدن دستگاه، ابتدا عملیات رقیقسازی انجام میگیرد تا غلظت محلول به حدود ۵۶٪ برسد؛ این کار برای جلوگیری از کریستالشدن محلول پس از رسیدن به دمای محیط انجام میشود.
حال اگر قطعی برق رخ دهد، این عملیات رقیقسازی انجام نمیشود و ممکن است محلول در بخشهای غلیظ خود دچار کریستال شود.
برای رفع این مشکل، برخی سازندگان چیلر جذبی از یک شیر برقی نوع Normal Open استفاده میکنند که به کمک نیروی وزن، مبرد و محلول را با هم ترکیب میکند؛ راهکار دیگر، مجهزکردن موتورخانه به سیستم برق اضطراری است.
علائم کریستال چیلر جذبی
- افزایش دمای آب سرد رفت ساختمان
- کاهش شدید سطح محلول در ابزوربر، بهطوریکه سطح محلول از شیشه رویت دیده نشود
- افزایش غیرمعمول سر و صدای پمپ محلول و بروز خلازدایی (کاویتاسیون) در آن
- گرمشدن لوله U شکل سرریز محلول
لوله سرریز و ضد کریستال
موقعیت لوله U شکل که در تصویر زیر نمایش داده شده، در حالت عادی برای جلوگیری از یکسانشدن فشار دو محفظه بالا (ژنراتور-کندانسور) و پایین (اواپراتور-ابزوربر) است؛ مقداری محلول در این لوله وجود دارد اما فاقد جریان است. اگر عواملی باعث بروز کریستال در مبدل حرارتی شوند و حرکت محلول غلیظ را کند کنند، محلول در خروجی این لوله انباشته میشود، از آن سرریز میکند و جریان مییابد تا شدت کریستال کاهش پیدا کند.
لوله ضد کریستال
رفع کریستال چیلر جذبی
برای رفع کریستالیزاسیون چیلرهای جذبی و انجام تعمیر چیلر جذبی یا سرویس چیلر جذبی، باید تا حد امکان چیلر را گرم کرد. برای آغاز این عملیات، برای جلوگیری از آسیب به حسگرها، باید آنها را از غلاف خارج کرد. اگر چیلر جذبی شیر رقیقسازی دارد، باید آن را باز کرد تا مبرد به سمت محلول جریان یابد. با خاموشکردن پمپها، شیر کنترل ظرفیت باید تا انتها باز شود تا سیال گرمکننده با بیشترین مقدار خود وارد چیلر شود. در چیلرهای جذبی شعله مستقیم باید مشعل را بهصورت دستی راهاندازی کرد تا ژنراتور بهاندازه کافی گرم شود؛ در این عملیات، دمای محلول در گردش میتواند تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد هم برسد. به این ترتیب چیلر گرم شده و رفع کریستال انجام میشود. در حین این عملیات، سطح محلول در ابزوربر بهتدریج بالا میآید و سر و صدای پمپ محلول کاهش پیدا میکند که هر دو نشانه رفع کریستال هستند.
پس از رفع کامل کریستال، سیستم باید به حالت اولیه بازگردد و با روشنکردن پمپها، چیلر بهطور معمول راهاندازی شود. برای جلوگیری از تکرار این مشکل، توجه به رطوبت و آلودگیهای سیکل تبرید و عملکرد صحیح شیر انبساط نیز در بازدیدهای دورهای اهمیت دارد.
برداشت از مطالب سایت تنها با ذکر منبع و لینک سایت مجاز میباشد
سلام عالي بود
سلام
شب بخیر
بهترین حالت برای وکیوم کردن چیلر جذبی زمان خاموش بودن دستگاه می باشد یا روشن بودن؟