در این مقاله انواع چیلر جذبی معرفی شده و هر کدام بهطور جداگانه بررسی میشود. چیلر جذبی یکی از انواع سیستمهای سرمایشی صنعتی و ساختمانی است که برخلاف چیلر تراکمی از انرژی حرارتی برای تولید برودت استفاده میکند؛ برای آشنایی کلیتر میتوانید مقایسه چیلر تراکمی و چیلر جذبی را هم مطالعه کنید.
مبنای عملکرد چیلرهای جذبی، جذب آب مقطر توسط لیتیوم بروماید است. ابتدا آب مقطر در فشار خلا با گرفتن گرما از آب چیلد واتر تبخیر میشود؛ بخار تبخیرشده توسط لیتیوم بروماید جذب میشود و لیتیوم بروماید اشباعشده توسط پمپ ابزوربر به ژنراتور فرستاده میشود. در ژنراتور با استفاده از انرژی گرمایی، محلول لیتیوم بروماید احیا میشود و بخار آب از آن جدا میشود. محلول غلیظشده برای جذب دوباره بخار آب به ابزوربر بازمیگردد و بخار آب جداشده به سمت کندانسور میرود؛ پس از تقطیر در کندانسور، مبرد برای تبخیر و گرفتن گرمای دوباره به سمت اواپراتور فرستاده میشود.
چیلرهای جذبی براساس روشهای احیا در ژنراتور و نوع منبع گرمایی تقسیمبندی میشوند:
دستهبندی انواع چیلر جذبی لیتیوم بروماید از نظر چرخه غلیظسازی ماده جاذب:
- چیلرهای جذبی تکاثره
- چیلرهای جذبی دواثره
البته در مقیاس آزمایشگاهی، چیلرهای جذبی سهاثره نیز تولید شدهاند.
دستهبندی چیلرهای جذبی از لحاظ منبع گرمایی جهت عملیات احیا در ژنراتور:
- چیلرهای جذبی با آب گرم
- چیلرهای جذبی با آب داغ
- چیلرهای جذبی با بخار
- چیلرهای جذبی دایرکت فایر (شعله مستقیم)
در این دستهبندی، عمده چیلرهای جذبی تولیدشده را میتوان در چهار گروه اصلی خلاصه کرد: چیلر جذبی تکاثره با آب گرم، چیلر جذبی تکاثره با بخار، چیلر جذبی دواثره با بخار و چیلر جذبی شعله مستقیم.
چیلرهای جذبی تکاثره
این نوع از انواع چیلر جذبی شامل یک کندانسور، یک ژنراتور، ابزوربر، اواپراتور و پمپهاست. منبع گرمایی چیلرهای تکاثره، بخار کمفشار یا آب گرم است. بازده این دسته از چیلرها پایینتر است، اما به دلیل ساختار سادهتر، نسبت به مدلهای دیگر ارزانترند. در چیلرهای جذبی تکاثره، به دلیل استفاده از بخار فشار پایین و آب گرم، استهلاک و تنش کمتری وجود دارد؛ و از آنجا که لیتیوم بروماید در دمای بالا خوردگی بیشتری پیدا میکند، این چیلرها خوردگی کمتر و عمر بالاتری دارند.
در چیلر جذبی، COP نسبت سرمای گرفتهشده از اواپراتور به گرمای دادهشده در ژنراتور است.
در چیلرهای جذبی تکاثره، فشار بخار ژنراتور کمتر از ۱۵ psi است و در حالت آب گرم، دما حدود C°۹۴ در نظر گرفته میشود. ضریب کارایی چیلرهای جذبی تکاثره نهایتاً تا ۰.۷ میرسد و به ازای هر تن تبرید (۱۲۰۰۰ BTU) به حدود ۱۸۰۰۰ BTU گرما در ژنراتور نیاز است.
در چیلر جذبی تکاثره یک ژنراتور وجود دارد که محلول رقیق لیتیوم بروماید با جذب گرمای بخار یا آب گرم در آن غلیظ میشود و مبردش تبخیر شده و از محلول جدا میشود. پس از آن محلول به سمت ابزوربر میرود و بخار مبرد به سمت کندانسور مهاجرت میکند که باعث انتقال حرارت از بخار به آب خنککننده و تقطیر مبرد میشود. این مبرد تقطیرشده از طریق دستگاه انبساط (معمولاً اوریفیس یا تلهترپ) عبور میکند که فشار و دمای آن را کاهش میدهد و مبرد را در شرایط مطلوب وارد اواپراتور میکند. در اواپراتور، پمپ مبرد آب مقطر را بهطور مداوم روی تیوبها اسپری میکند که باعث انتقال حرارت از آب چیلد به مبرد میشود؛ در این انتقال حرارت، مبرد تبخیر شده و توسط ابزوربر جذب میشود.
در داخل ابزوربر چیلر جذبی، مبرد توسط محلول لیتیوم بروماید جذب میشود و حاصل این واکنش شیمیایی، گرماست که توسط آب خنککننده ورودی از برج خنککننده گرفته میشود. در برخی برندهای مطرح مانند ترین، بهوسیله یک پمپ جداگانه، محلول روی تیوبهای ابزوربر پاشیده میشود؛ اما در بسیاری از برندهای دیگر، این پاشش با نیروی ثقل خروجی از ژنراتور انجام میگیرد. برای تکمیل سیکل تبرید، محلول رقیقشده توسط پمپ محلول برای تغلیظ به ژنراتور فرستاده میشود؛ در این بین، محلول رقیق و غلیظ در مبدل حرارتی با یکدیگر تبادل حرارت کرده و کارایی چیلر جذبی را افزایش میدهند.
چیلرهای جذبی تکاثره ممکن است یکپوستهای یا دوپوستهای باشند. در نوع دوپوستهای، امکان جداسازی پوسته فوقانی و تحتانی برای سهولت حمل و جابجایی وجود دارد و در عین حال تأثیرات حرارتی بخشهای مختلف روی هم کاهش مییابد؛ به همین دلیل نوع دوپوستهای، بهویژه در ظرفیتهای بالا رواج بیشتری دارد.
انواع چیلر جذبی دواثره
چیلرهای جذبی دواثره همان اجزای چیلرهای جذبی تکاثره را دارند، با این تفاوت که یک ژنراتور و مبدل حرارتی اضافی دارند و عملیات تغلیظ در آنها طی دو مرحله انجام میگیرد. در این نوع چیلرها، بخار آب مبردی که یکبار در ژنراتور دما بالا با اخذ گرما تبخیر و از لیتیوم بروماید جدا میشود، خود بهعنوان منبع انرژی گرمایی در ژنراتور دما پایین استفاده میشود. با بهکارگیری این روش، نرخ تبخیر افزایش مییابد و بازده و ضریب کارایی چیلر نسبت به مدل تکاثره بالاتر میرود. ضریب کارایی این چیلرها معمولاً بین ۰.۹ تا نهایتاً ۱.۲ است و فشار بخار در آنها حدود ۱۱۰ تا ۱۲۰ psi است که دمای معادل اشباع آن C°۱۸۸ میباشد.
در ژنراتور دما بالا، بخار دما بالا از طریق تیوب در محلول لیتیوم بروماید غوطهور است و مقداری از مبرد میجوشد و از محلول جدا میشود. غلظت محلول در این مرحله متوسط است و باید بیشتر غلیظ شود؛ بنابراین بخار داغ مبرد تولیدشده در ژنراتور دما بالا به سمت ژنراتور دما پایین میرود و از طریق تیوبهای غوطهور در محلول غلیظ جریان مییابد. محلول گرما را از بخار مبرد میگیرد و باعث جدا شدن مبرد بیشتری از لیتیوم بروماید میشود؛ در نتیجه لیتیوم بروماید غلیظ شده و به ابزوربر بازمیگردد.
مبرد تبخیرشده در ژنراتور دما پایین به سمت کندانسور مهاجرت کرده و با از دست دادن گرما در فشار مناسب تقطیر میشود. مبرد تقطیرشده در ژنراتور دما پایین نیز به سمت کندانسور سرریز میشود.
مبرد تقطیریافته در کندانسور، پس از عبور از دستگاه انبساط و کاهش فشار، وارد اواپراتور میشود؛ جایی که همانند چیلرهای تکاثره، گرمای چیلد واتر را جذب و تبخیر میشود و توسط ابزوربر جذب میشود تا سیکل جذبی دوباره تکرار شود.
پمپ ژنراتور دما پایین، محلول رقیق را از ابزوربر به سمت ژنراتور دما پایین میفرستد و در این مسیر برای افزایش بازده حرارتی از مبدل دما پایین نیز عبور میکند.
پمپ ژنراتور دما پایین، محلول با غلظت متوسط را از ژنراتور دما پایین به سمت ژنراتور دما بالا میفرستد. بخشی از این محلول با عبور از مبدل حرارتی دما بالا، توسط محلول غلیظ خروجی از ژنراتور دما بالا پیشگرم میشود؛ همین موضوع انرژی لازم برای احیای لیتیوم بروماید در ژنراتور دما بالا را کاهش میدهد. کاهش دمای محلول غلیظ نیز نرخ دبی آب خنککننده برج مورد نیاز برای کندانس را کم میکند.
در طراحی برخی مدلها، یک مبدل حرارتی دیگر موازی با مبدل دما بالا قرار میگیرد که بخشی از محلول با غلظت متوسط پیش از ورود به ژنراتور دما بالا از آن عبور میکند و بازده حرارتی را افزایش میدهد؛ به این مبدل، مبدل حرارتی بخار چگالیده گفته میشود.
انواع چیلر جذبی شعله مستقیم یا دایرکت فایر
در چیلرهای جذبی دایرکت فایر، فرایند احیا و تغلیظ بهجای استفاده از بخار در ژنراتور دما بالا، با سوزاندن سوخت فسیلی (گاز یا گازوئیل) توسط مشعل انجام میشود.
چیلرهای جذبی دایرکت فایر دو مزیت اصلی نسبت به سایر چیلرهای جذبی دارند: اول، نیازی به مولد گرمایی جداگانه ندارند و از این نظر خودکفا هستند؛ دوم، به دلیل داشتن سیستم احتراق، امکان استفاده از آنها در زمستان و تابستان برای سرمایش و گرمایش وجود دارد که تأثیر زیادی در کاهش هزینههای موتورخانه دارد. ظرفیت گرمایی این چیلرها معمولاً کمتر از ظرفیت سرمایی آنهاست، بنابراین برای مناطق سردسیر مناسب نیستند و بیشتر در مناطق گرمسیر و در کاربردهای صنعتی بزرگمقیاس انتخاب میشوند؛ انتخاب آنها معمولاً براساس ظرفیت سرمایشی موردنیاز انجام میگیرد. با این حال، با توجه به قیمت پایینتر تجهیزات گرمایشی و بخار در مقایسه با هزینه بالای نگهداری و تعمیر چیلر جذبی شعله مستقیم، توجیه اقتصادی استفاده از این نوع در پروژههای دوفصلی معمولاً پایین است.
در چیلرهای جذبی دایرکت فایر از مشعلهای گازسوز یا گازوئیلسوز استفاده میشود و COP این چیلرها حدود ۰.۹ تا ۱.۱ است.
در این چیلرها، بخش ژنراتور دما بالا بهصورت پوستهای جدا در کنار بدنه اصلی قرار دارد و محلول، گرمای موردنیاز را از فرایند احتراق مشعل دریافت میکند. با این گرما، بخشی از مبرد از محلول جدا میشود و همانند چیلرهای جذبی دواثره با بخار، محلول طی این مرحله و ژنراتور دما پایین غلیظ میشود و به ابزوربر بازمیگردد.
در این چیلرها، مبرد در فشار ۶.۸ میلیمتر جیوه با گرفتن گرما از آب کویل سیستم سرمایشی تبخیر میشود و توسط لیتیوم بروماید موجود در ابزوربر جذب میگردد. این محلول با غلظت ۵۸ درصد، توسط پمپ ژنراتور دما پایین از مبدل دما پایین عبور کرده و وارد ژنراتور دما پایین میشود. محلول پس از تغلیظ به دو بخش تقسیم میشود: بخشی به ابزوربر بازمیگردد و بخش دیگر توسط پمپ ژنراتور دما بالا، پس از عبور از مبدل حرارتی دما بالا، وارد محفظه ژنراتور شعله مستقیم میشود.
این محلول با غلظت متوسط، توسط شعله ژنراتور بخار آب بیشتری از خود جدا کرده و غلیظتر میشود. این بخار آب تولیدشده از ژنراتور شعله مستقیم به سمت ژنراتور دما پایین میرود تا محلول رقیق ابتدایی را غلیظتر کند و سپس همراه بخار آب جداشده در ژنراتور دما پایین وارد کندانسور میشود. در کندانسور، این بخار توسط آب خنککننده برج خنککننده تقطیر میشود و به اواپراتور بازمیگردد. از طرف دیگر، محلول احیاشده در ژنراتور دما بالا، پس از عبور از مبدل حرارتی دما بالا، با محلول خروجی از ژنراتور دما پایین مخلوط میشود و پس از عبور از مبدل دما پایین به سمت ابزوربر بازمیگردد و سیکل برودت جذبی تکمیل میشود؛ این سیکل دقیقاً شبیه سیکل دواثره است.
مقایسه چیلرهای تکاثره، دواثره و شعله مستقیم
همانطور که پیشتر هم گفته شد، ضریب کارایی چیلرهای دواثره نسبت به تکاثره بیشتر است؛ اما به دلیل فشار و دمای کاری بالاتر، تنش و خوردگی آنها هم بیشتر است. همچنین به دلیل پیچیدگی ساختار و الزامات کاری بالاتر، هزینه اولیه و سرویس چیلر جذبی دواثره بالاتر از تکاثره است. جدول زیر خلاصهای از این تفاوتها را نشان میدهد:
| نوع چیلر جذبی | ضریب کارایی (COP) | منبع گرمایی | ویژگی اصلی |
| تکاثره | تا ۰.۷ | بخار کمفشار یا آب گرم (حدود C°۹۴) | ساختار ساده، هزینه پایینتر، خوردگی کمتر |
| دواثره | ۰.۹ تا ۱.۲ | بخار با فشار ۱۱۰ تا ۱۲۰ psi (معادل C°۱۸۸) | بازده بالاتر، تنش و خوردگی بیشتر |
| شعله مستقیم (دایرکت فایر) | ۰.۹ تا ۱.۱ | سوخت گاز یا گازوئیل (مشعل مستقیم) | خودکفا، قابلیت گرمایش و سرمایش توأمان |
در نهایت، انتخاب بین این سه نوع چیلر جذبی — و حتی مقایسه آنها با گزینههایی مثل چیلر رفت و برگشتی یا چیلر آب خنک — باید براساس هزینه انرژی در دسترس، بودجه اولیه پروژه و شرایط اقلیمی محل نصب انجام شود.
Trane :منابع
برداشت از مطالب سایت تنها با ذکر منبع و لینک سایت مجاز میباشد
بسیار عالی
ممنون از شما هستم بسیار عالی بود نکات مهم در مورد چیلر جذبی بازهم به اشتراک بگذارید
🌹