کریستالیسیون یا تبلور محلول در چرخه چیلر جذبی موجب انسداد خطوط انتقال محلول لیتیوم بروماید شده و می تواند پمپ محلول را با آسیب های جدی روبرو سازد. کرستالیزاسیون ممکن است شدید یا به صورت جزیی باشد. در حالت های شدید که کمتر به وجود می آید ممکن است مبدل حرارتی انباشته از کریستال شده که در این صورت گرم سازی های معمولی نیز موجب باز شدن مسیر نشده و کار به شکافتن مبدل خواهد کشید. اما پدیده تبلور محلول لیتیوم بروماید در چیلر جذبی آن طور هم شایه شده است خوف انگیز و لاعلاج نیست. اولا سازندگان با کمک گرفتن، از انواع کنترل کننده ها و سیستم های رقیق سازی امکان بروز تبلور شدید را سلب نموده و با هشدارهای به موقع ، بهره بردار را از بروز چنین حادثه ای آگاه می کند. بنابراین جای نگرانی چندانی برای این عارضه وجود ندارد و دوم اینکه در بروز چنین پدیده ای راه هایی برای رفع آن وجود دارد که می تواند سیستم را به حالت اولیه بازگرداند.
تبلور محلول در اثر کاهش دمای محلول و افزایش غلظت بروز می کند. بنابراین هر عاملی که در کاهش دما و افزایش غلظت موثر و دخیل باشد می تواند به عنوان عامل بالقوه محسوب شود. آب برج خنک کننده موجب کاهش دمای محلول و سیال گرم کننده مانند بخار آب داغ و یا آب گرم باعث افزایش غلظت محلول می شود. بنابراین چنانچه این دو عامل به گونه ای کنترل نشده در ساز و کار انواع چیلر جذبی دخالت کنند، می توانند موجبات بروز این پدیده را به کمک هم به وجود فراهم آورند. کاهش بیش از اندازه دمای برج خنک کننده از یک سو و افزایش دمای بیش از اندازه سیال گرم کننده هر دو عامل کریستال چیلر جذبی می باشد. کاهش دمای برج موجب کاهش دمای محلول خروجی از از ابزوربر شده بنابراین یکی از محل هایی ممکن است پدیده کریستال در آنجا رخ دهد ورودی مبدل حرارتی می باشد.
جهت بررسی شرایط کریستال در چیلر جذبی باید با شرایط کارکرد و تحلیل آن وخواص لیتیوم بروماید آشنا شویم تا بتوانیم اقدامات لازم جهت رفع کریستال چیلر جذبی را به خوبی درک کنیم.
خواص لیتیوم بروماید
محلول لیتیوم بروماید و آب، همانند آب دریا ، یک محلول نمکی می باشد در چیلرهای جذبی از محلول های 55 درصد تا 64 درصد مورد استفاد می گیرد. غلظت 55% به معنای این است که 45 در صد باقی مانده از آب مقطر تشکیل شده است.
فشار کل محلول لیتیوم بروماید برابر است با مجموع فشار بخار آب و فشار محلول لیتوم بروماید؛ اما با توجه به ناچیز بودن فشار جزیی لیتیوم بروماید می توان از آن صرفه نظر کرد.
نمودار فشار و دما لیتیوم بروماید
نمودار فشار – دما موازنه محلول آب و لیتیوم بروماید را نشان می دهد . بالاترین خط نمودار مربوط به شرایط آب خالص است و پایین ترین خط، مربوط بیشترین غلظت لیتیوم بروماید است که احتمال بروز کریستال وجود دارد. این نمودار ، نمودار Duhring خوانده می شود. که برای فهم بهتر چرخه سرمایش جذبی بسیار مفید وکارآمد است. مراحل مختلف چرخه جذبی در بستر همین نمودار شکل می گیرد و به صورت کامل در چیلرهای جذبی تک اثره و دو اثره بحث خواهیم کرد.
Duhring Diagram
تحلیل چرخه چیلرجذبی تک اثره
در تصویر زیر پنج بخش اصلی سیستم جذبی ژنراتور، کندانسور، اواپراتور، ابزوربر و مبدل حرارتی می باشد که با حروف لاتین مشخص شده است. شناخت کامل سیکل، ما را در رفع کریستال چیلر جذبی بسیار کمک می کند.
چرخه چیلر جذبی تک اثره
ابتدا از ابزوربر شروع می کنیم ، محلول رقیق لیتیوم بروماید، ابزوربر را در نقطه A ،در دمای 105°F و غلظت 59% ترک می کند. این محلول از ابتدا در نقطه B از مبدل حرارتی عبور می کند و تا دمای 175°F پیش گرم می شود. در این نقطه هیچ تغییر غلظتی نکرده و فقط دمای محلول بالا می رود. سپس در ژنراتور نقطه C ، در غلظت دمای آن افزایش یافته و سپس در فشار ثابت مبرد در آن می جوشد و لیتیوم بروماید در خروجی ابزوربر در نقطه D غلیظ می شود.
Duhring diagram چیلر جذبی تک اثره
محلول در نقطه D تا 64.5% در مای 215°F غلیظ شده و از مبدل حرارتی می گذرد و در آنجا تا دمای تا مقدار 135°F خنک تر شده سپس این محلول غلیظ در نقطه E به وسیله پمپ با محلول رقیق ترکیب شده و در نقطه F غلظت آن به 62% رسیده و سپس محلول وارد ابزوربر شده و درآنجا بر روی لوله های ابزوربر پمپ می گردد و بخار مبرد را از اوپراتور جذب کرده و دوباره تا مقدار 59% رقیق شده و سیکل را مجدد طی می کند.
همان طور که در این چارت ملاحظه کردید چیلر جذبی تک اثره بر منطق دو فشار کارکرد بالا و پایین عمل می کند. قسمت فشار پایین مقدار آن به اندازه .015Psi می باشد و مقدار فشار بالای آن 1.5psi می باشد.
تحلیل چرخه چیلر جذبی شعله مستقیم دو اثره
چرخه چیلر جذبی دو اثره
تحلیل چرخه چیلر جذبی دواثره بسیار شبیه چیلر جذبی تک اثره می باشد. و فقط با اختلاف بسیار کمی نسبت به چیلر جذبی شعله مستقیم و دو اثره می باشد. ابتدا مبرد توسط پمپ اواپراتور بر روی تیوب های اواپراتور اسپری شده و گرمای آب چیلد واتر توسط گرمای نهان آب مقطر جذب شده و باعث تبخیر آن می شود . این بخار مبرد توسط لیتیوم بروماید در ابزوربر جذب می گردد. در ابزوربر، لیتیوم بروماید غلیظ و آب مقطر به هم جذب و مخلوط محلول رقیق تشکیل می دهند. این محلول رقیق به وسیله پمپ سلوشن از مبدل های دما پایین و دما بالا گذشته و سپس وارد ژنراتور می شود. سلوشن وارد شده در ژنراتور دما بالا به وسیله احتراق به وسیله احتراق در مشعل، بخار مبرد از سلوشن جدا می شود.
این بخار مبرد وارد ژنراتور دما بالا می شود سپس با گرمایی که توسط محلول آن گرفته می شود، مبرد تقطیر و لیتیوم بروماید به طور کامل غلیظ می شود.
Duhring diagram چیلر دو اثره
نقطه 1: در این نقطه محلول غلیظ در داخل بدنه ابزوربر می باشد، و با اسپری بر روی لوله های آب خنک کننده پاشیده می شود و بخار مبرد را جذب میکند این نقطه با توجه داخلی بودن آن قابل اندازه گیری نمی باشد.
نقطه 2 : این نقطه لیتیوم بروماید رقیق قبل بعد از ابزوربر و قبل از ورود به مبدل دما پایین می باشد . این نقطه بعد از پمپ سلوشن می باشد که قابلیت اندازه گیری را دارد.
نقطه 3: این نقطه بعد از مبدل حرارتی می باشد و دمای سلوشن در این افزایش پیدا کرده است.
نقطه 4: این نقطه بعد از مبدل حرارتی دما بالا قبل از ورود به ژنراتور دما بالا می باشد غلظت این نقطه همانند نقاط 2 و 3 می باشد ولی دمای بالاتر می باشد این نقطه نیز قابل اندازه گیری می باشد.
نقطه 5: این نقطه سلوشن رقیق می باشد که در ژنراتور چیلر جذبی پیش گرم می شود و آماده تبخیر و جدا شدن مبرد از لیتیوم بروماید می شود. این نقطه در داخل ژنراتور می باشد و قابل اندازه گیری نمی باشد.
نقطه 6: سلوشن غلیظ شده بعد از ژنراتور و قبل از ورود به ژنراتور دما بالا می باشد. این دما را می توان با اندازه گیری دمای محلول خروجی از ژنرانور دما بالا و بخار مبرد خروجی از ابزوربر می توان تعیین گردد.
نقطه 7: محلول غلظت متوسط خروجی از ژنراتور، وارد مبدل حرارتی دما بالا می شود و تبادل دمایی با محلول دما رقیق دمای پایین می آید و آماده ورود به ژنراتور دما پایین می شود. غلظت این نقطه همانند نقطه 6 می باشد و فقط دمای آن کاهش یافته است.
نقطه 8: این نقطه شروع غلیظ شدن در ژنراتور دما پایین با جوشیدن مبرد مطابق با دمای اشباع کندانس می باشد.
نقطه 9: این نقطه مطابق با محلول غلیظ خروجی از ژنراتور دما پایین می باشد.
نقطه 10: این نقطه مطابق با محلول غلیظ خروجی از مبدل حرارتی دما پایین می باشد و غلظت آن با نقطه 9 برابر است. در قسمت بعدی به طور کامل اشاره می شود که این نقطه پتانسیل ایجاد کریستال در آن وجود دارد
نقطه 11: این نقطه بعد از ادکتور و قبل از اسپری لیتیوم بروماید؛ غلظت در این قسمت قابل اندازه گیری نمی باشد. با توجه به بررسی نقاط حساس در چیلر جذبی دواثره مقادیر دما، فشار و غلظت آن ها در جدول زیر آمده است.
جدول دما و فشار و غلظت لیتیوم بروماید در چیلر جذبی دو اثره
چگونگی کریستال در چیلر جذبی
duhring diagram
لیتیوم برروماید یک نمک جامد می باشد که محلول در آب می باشد . تمامی نمک های محلول در آب دارای یک دمای اشباع در یک غلظت معین می باشد که در صورتی دمای محلول کمتر از این دما باشد؛ محلول به حالت جامد و تبلور در می آید و در صورتی که دما بالاتر از این مقدار باشد؛ به صورت مایع می باشد که همانند شکل بالا ، ناحیه کریستالیزاسیون می گویند.
این خط را با توجه به غلظت و دما بر روی duhring دیاگرام بالا مشاهده می کنید. به عنوان مثال در غلظت 56 درصد در صورتی دمای محلول بیشتر از 123°F تمام لیتیوم بروماید به صورت محلول در آب می باشد؛ در صورتی که دما از این مقدار پایین تر بیاید ، لیتیوم بروماید شروع به تبلور و جدا شدن از محلول می گردد و در اصلاح کریستال می گردد.
Duhring diagram چیلر جذبی تک اثره
همان طور که در نمودار بالا مشاهده می کنید مربوط یک چیلر جذبی تک اثره می باشد . در ناحیه مربوط به مبدل حرارتی خطر کریستال وجود دارد. محلول لیتیوم بروماید در غلظت 65% تا دمای 135°F خنک می گردد که با توجه به دمای اشباع لیتیوم بروماید در این غلظت یعنی (123°F ) ، بنابراین خطر کریستال در این حالت وجود ندارد.
حال فرض کنید غلظت در این حالت به 66% درصد برسد و محلول در نقطه E تا همان مقدار 135°F خنک گردد. با علم به اینکه دمای اشباع کریستال در چیلر جذبی در این غلظت 143°F می باشد. که نتیجه این امر بروز کریستال در مبدل حرارتی چیلر جذبی و بروز انسداد در مسیر جریان سلوشن از ژنراتور به سمت ابزوربر می شود.
هنگامی که یک چیلر کریستال می گردد تنها راه حل ممکن، بالا بردن دما تا بالاتر از دمای اشباع محلول در آن غلظت می باشد.
در حال حاضر با ظهور کنترلرها ، چیلرهای جذبی مدرن طراحی شده است، که با مانیتور و کنترل غلظت و دمای آب و سلوشن، اجازه می دهد چیلرهای جذبی در طیف گسترده ای از شرایط بدون خطر از کریستال کار کند. که این شرایط هم به کنترل کریستال و هم در صورت نیاز به اقدامات ضد کریستال معطوف می شود.
عامل تشکیل کریستال در سیکل جذبی
مهمترین عواملی که باعث ایجاد کریستال در چیلر جذبی به طور کلی به سه دسته تقسیم می شوند
- هوا وگازهای غیر قابل تقطیر به واسطه وجودی نشتی و یا عدم وکیوم مناسب
- دمای آب خنک کننده پایین بیاید یا تغییرات بسیار سریع داشته باشد
- قطع برق
هوا و گازهای غیر قابل تقطیر
یکی از مهمترین علت های بروز کریستال در چیلرهای جذبی ، نشتی و ورود هوا به داخل محفطه چیلر جذبی می باشد. همان طور که می دانید، فشار کاری چیلر جذبی بسیار پایین تر از فشار هوا می باشد و در اثر کوچکترین روزنه ای هوا به داخل چیلر جذبی نفوذ می یابد . این هوا می تواند در اثر یک سهل انگاری در عملیات نگهداری و راه اندازی صورت گیرد. همان طور که قبل توضیح داده شده فشار و دمای اواپراتور به دما و فشار کاری در ابزوربر بستگی دارد. حال اگر هوا به داخل چیلر نفوذ بکند، بخش هایی از قسمت ابزوربر و اواپراتور به وسیله هوا اشغال می شود و باعث بالا رفتن فشار باعث بالا رفتن دما اواپراتور و کاهش ظرفیت چیلر می شود.
با توجه به افزایش دمای آب خروجی از اواپراتور چیلر ، چیلر جذبی برای غلبه بر این شرایط با افزایش مقدار سلوشن ارسالی به سمت ژنراتور و افزایش مقدار گرمای داده شده به لیتیوم بروماید در داخل ژنراتور چیلر جذبی باعث افزایش بیشتر شده و جوشش آب مقطر در داخل ژنراتور چیلر جذبی نیز بیشتر می گردد. و با افزایش غلظت لیتیوم بروماید خروجی به طرف مبدل حرارتی ، در شرایط بارکامل احتمال کریستال بسیار زیاد می گردد.
امروزه بسیاری از چیلرهای مدرن کنترلرهای آنها با سنجش مقدار فشار داخلی در صورت وجود گازهای غیر قابل تقطیر ، آلارم و اخطار حذف آن ها را صادر می کنند.
کاهش دما آب برج خنک کننده
آب سرد برج خنک کننده همراه با افزایش لود ظرفیت باعث بروز پدیده کریستال می گردد. آب سردتر باعث کاهش دمای محلول رقیق خروجی از ابزوربر به سمت ژنراتور می گردد. این محلول رقیق وارد مبدل حرارتی شده و گرمای بیشتری از را از محلول غلیظ خروجی از ابزوربر می گیرد و در صورتی دمای آن بیش از اندازه کاهش یابد باعث بروز کریستال در مبدل چیلر جذبی می گردد.
جهت کنترل ذمای آب استفاده از شیر سه راه و یا ترموستات کنترل فن برج می باشد، که هر یک به تنهایی یا به کمک هم می تواند موجبات رفع، کاهش دمای آب برج به ویژه در ابتدا و انتهای فصل ، فراهم آورد.
در گذشته کنترل ظرفیت چیلر جذبی فقط بر حسب دمای آب چیلد، ملاک قرار می گرفت اما امروزه کنترل کننده های چیلرهای جذبی با کنترل دمای آب برج خنک کننده می توانند در بازه های دمایی آن کارکنند.
محدوده دمای آب برج خنک کننده و ظرفیت چیلر جذبی
همان طور که در نمودار بالا کنترل ظرفیت چیلر جذبی برحسب دمای آب برج خنک کننده می باشد. در صورتی دمای آب برج پایین بیاید ، کنترلر چیلر از میزان سیال گرم کننده از ژنراتور را کاسته و با باز شدن شیر رقیق سازی، بخشی از مبرد به مدار محلول وارد می گردد و هیچ وقت کریستال در چیلر جذبی اتفاق نخواهد افتاد.
قطع ناگهانی برق
در چیلرهای جذبی، خاموش شدن دستگاه ابتدا عملیات رقیق سازی انجام میگیرد و غلظت محلول را تا 56% برساند. این عملیات به منظور جلوگیری از کریستال سلوشن بعد از هم دما شدن به دمای محیط اتفاق می افتد .
حال در صورت قطعی برق این عملیات رقیق سازی انجام نمی گیرد و احتمال دارد سلوشن در قسمت های غلیظ خود به حالت کریستال در آید.
جهت رفع کریستال چیلر جذبی این مشکل بعضی از تولید کننده های چیلر جذبی با استفاده از یک شیر برقی normal open که به وسیله نیروی وزن مبرد و محلول را با هم ترکیب می کنند. و یا مجهز کردن موتور خانه به سیستم برق اضطراری می باشد.
علایم کریستال چیلر جذبی
- افزایش دمای آب سرد رفت ساختمان
- کاهش شدید سطح محلول در ابزوربر به نحوی که سطح محلول از طریق شیشه رویت مشاهده نخواهد شد
- سر و صدای پمپ محلول به طرز غیر معمولی افزایش می یابد و پمپ دچارر خلا زدایی یا کاویتاسیون می گردد.
- لوله U شکل سرریز محلول گرم می گردد.
لوله سرریز و ضد کریستال
موقعیت این لوله U شکل که در تصویر زیر نمایش داده شده است، در حالت معمولی به منظور جلوگیری از یکسان شدن فشار دو محفظه بالا( ژنراتور- کندانسور) و پایین (اواپراتور ،ابزوربر ) مقداری محلول در این لوله وجود دارد ولی فاقد جریان است . چنانچه عواملی باعث ایجاد کریستال در مبدل حرارتی بشود و حرکت محلول غلیظ را با کندی مواجه کند ، محلول در خروجی این لوله انباشته و در این لوله سرریز میکند و در آن جاری میشود تا شدت کریستال آن را کاهش دهد.
لوله ضد کریستال
رفع کریستال چیلر جذبی
برای رفع کریستالیزاسیون چیلر های جذبی و تعمیر چیلر جذبی و سرویس چیلر جذبی باید تا حد امکان چیلر را گرم نمود و برای آغاز چنین عملیاتی برای آنکه به حسگر ها آسیب نخورد باید آن ها را از غلاف خارج گردد. چنانچه چیلر جذبی دارای شیر جهت رقیق سازی می باشد آن را باز کرده تا مبرد به سمت محلول جریان یابد. با خاموش کردن پمپ ها باید شیر کنترل ظرفیت را تا اخر باز نمود و اجازه داد سیال گرم کننده با بیشترین مقدار خود وارد چیلر گردد. در چیلرهای جذبی شعله مستقیم می باید، مشعل را به صورت دستی راه اندازی تا ژنراتور به اندازه کافی گرم گردد. برای این عملیات می توان دمای محلول در گردش را تا 100 درجه سانتی گراد نیز رساند. به این طریق چیلر گرم شده وره کریستال صورت خواهد گرفت . در حین انجام این عملیات، به تدریج سطح محلول در ابزوربر بالا می آید و سرصدای پمپ محلول کاهش می یابد که اینها نشانه رفع کریستال می باشد.
پس از انجام عملیات رفع کریستال می بایست ، سیستم به حالت اولیه بازگردد و با روشن کردن پمپ ها ، چیلر را به طور متعارف راه اندازی نمود.
تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس
برداشت از مطالب سایت تنها با ذکر منبع و لینک سایت مجاز می باشد
