چیلر جذبی

چیلرها دستگاه­ هایی هستند که از آنها برای خنک کردن آب در یک سیکل بسته و معمولاً جهت کاربردهای تهویه مطبوع استفاده می­شود. بسته به نوع چیلر، دمای خروجی می­تواند تا محدوده زیر صفر نیز کاهش یابد. چیلرها انواع مختلفی دارند که در این قسمت به بررسی کلی و اصول کارکرد چیلر جذبی می­پردازیم. چیلرهای جذبی نیز انواع مختلفی دارند، تک اثره، دو اثره و شعله مستقیم، چیلرهای آمونیاکی و ... نمونه هایی از آن­ها هستند. اما اصول کلی کارکرد همه آن­ها یکسان است.

 

 

 نمونه ای از یک چیلر جذبی دو اثره شعله مستقیم

 

چیلر جذبی دواثره شعله مستقیم

 

  

سیال­ های مورد استفاده در سیکل چیلر جذبی:

در چیلر­های جذبی مورد استفاده، از آب (آب مقطر)  به عنوان مبرد استفاده می­شود (در چیلرهای تراکمی و یخچال­ها و ... به طور کلی از یک هالوکربن، مانند HCFC123 یا HFC-134a و... استفاده می­شود). آب مقطّر پایدار، غیر سمّی، ارزان، در دسترس، سازگار با محیط زیست و دارای گرمای نهان نسبتا بالا است. گرمای نهان تبخیر، مقدار گرمای مورد نیاز برای تبدیل کامل مایع به بخار در یک فشار مشخص است. برای استفاده از آب به عنوان مبرد، سیکل باید در خلاء انجام شود. در ادامه راجع به این موضوع هم خواهم نوشت. علاوه بر آب مقطر، سیکل جذبی از سیال دومی به نام محلول جاذب نیز استفاده می­کند. محلول جاذب در قسمت­های ژنراتور و ابزربر حرکت می­کند و برای حمل مبرد از اواپراتور به ژنراتور و پس از آن کندانسور مورد استفاده قرار می­گیرد. برای این منظور محلول جاذب باید دارای میل ترکیبی قوی با مبرد بوده و هنگامی که به شکل محلول با مبرد است، باید دارای نقطه جوش به مراتب بالاتر از مبرد باشد.

جاذبی که به طور معمول با مبرد آب مقطر مورد استفاده قرار می­گیرد، لیتیم برومائید است. لیتیم برومائید یک نمک غیر سمی است که دارای میل ترکیبی بالایی با آب می­باشد. همچنین در حالت محلول، دارای نقطه جوش به مراتب بالاتر از آب است. این ویژگی جدا کردن مبرد از جاذب را در فشارهای پایین آسان می­کند.

یکی دیگر از جفت ­های معمول مبرد-جاذب ، آمونیاک به عنوان مبرد و آب به عنوان جاذب می­باشد. این سیالات بیشتر در کابردهای مسکونی کوچک رایج هستند. ترکیبات دیگر مبرد جاذب نیز وجود دارند.

این دو جاذب یعنی سیال و مبرد در داخل چیلر به نسبتهای مختلف مخلوط هستند. اصطلاح محلول رقیق اشاره به ترکیبی است که محتوی مقدار نسبتاً بالای مبرد و مقدار کمتری جاذب است. محلول غلیظ محتوی مقادیر نسبتاً کمتری مبرد و مقدار بالاتری جاذب می­باشد.

 

 

 ساختار مولکولی لیتیم برومائید

ساختار مولکولی لیتیم برومائید

 

اجزاء سیکل جذبی:

چهار جزء اساسی سیکل تبرید عبارنتد از: ژنراتور و کندانسور واقع در سمت پر فشار و اواپراتور و ابزوربر که در سمت کم فشار واقع شده­ اند. فشار در سمت پر فشار حدود 10 برابر فشار در سمت کم فشار است.

در یک فشار داده شده و مشخص، درجه حرارتی که مایعی در آن به جوش آمده و به بخار تبدیل میشود با دمایی که بخار مجدداً در آن چگالیده می­شود برابر است.

آب در فشار اتمسفر در درجه حرارت 100 درجه سانتی­گراد یه جوش می ­آید و تبخیر می­شود. در فشار پایین تر، آب در درجه حرارت پایین ­تری می­جوشد. در فشار پایین تر، نیروی کمتری بر مولکول­ های آب وجود دارد و این اجازه را به آنها می­دهد که راحت­ تر از یکدیگر جدا شوند.

در اواپراتور فشار بسیار پائین است، به طوری که مبرد (آب مقطر) تقریباً در دمای 7.2 درجه سانتی­گراد می­جوشد. در حالی که در کندانسور فشار بسیار بالاتر بوده به طوری که مبرد در دمای حدود 40 درجه هم چگالیده (تبدیل بخار به مایع) می­شود.

 

از سمت پر فشار سیکل شروع می­کنیم. وظیفه ­ی ژنراتور رساندن مبرد به صورت بخار به کندانسور است. ژنراتور این کار را با جدا کردن مبرد (آب مقطر) از محلول لیتیم برومائید به وسیله جوشاندن انجام می­دهد. در ژنراتور یک منبع انرژی حرارت بالا، که به طور معمول بخار، آب داغ یا شعله مستقیم است، وجود دارد. محلول لیتیم برومائید و آب، این حرارت را جذب کرده و آب مقطر به بخار تبدیل شده و از محلول جدا می­شود. با جدا شدن آب، محلول جاذب غلظت بالاتری پیدا می­کند. محلول جاذب غلیظ شده از ژنراتور به ابزوربر بازمی­گردد و مبرد تبخیر شده نیز به سمت کندانسور می­رود.

از لحاظ فیزیکی، ژنراتور و کندانسور درون یک پوسته هستند. درون کندانسور لوله­ هایی وجود دارد که آب برج خنک کننده از داخل آنها می­گذرد.  به دلیل چرخش آب برج خنک کننده در این لوله ­ها، فشار در قسمت کندانسور کمتر از فشار در قسمت ژنراتور است. بخار مبرد که حالا به کندانسور انتقال یافته است و فضای اطراف لوله­ های آب برج خنک کننده را احاطه کرده است، با برخورد به لوله ­های کندانسور و به دلیل فشار بالا، با دمای معمول آب برج خنک کننده چگالیده شده و به صورت آب مقطر در پایین کندانسور جمع می­شود.

مبرد مایع از طریق یک دستگاه انبساط به نام اوریفیس، از کندانسور به اواپراتور جریان می­یابد. دستگاه انبساط برای حفظ اختلاف فشار بین قسمت پرفشار (ژنراتور و کندانسور) و قسمت کم فشار (اواپراتور و ابزوربر) استفاده می­شود. شکل کلی آن بسیار ساده است و چیزی غیر از باریک شدن مجرای عبور نیست. جریان یافت مبرد مایع پرفشار در شیر انبساط، باعث افت فشاری می­شود که فشار مبرد را تا فشار اواپراتور کاهش می­دهد. این کاهش فشار باعث به جوش آمدن یا تبخیر یک دفعه­ای مقدار کمی مبرد مایع شده و باقی­مانده مبرد را تا درجه حرارت مطلوب اواپراتور خنک می­کند. سپس مخلوط خنک شده­ی مایع و بخار مبرد به سمت سینی اواپراتور جریان می­یابد.

درون اواپراتور آب نسبتاً گرم برگشتی از سیستم آب خنک کننده ساختمان جریان می­یابد. پمپ اواپراتور مبرد مایع را از پائین اواپراتور به طور مداوم بر روی لوله­ های آب برگشتی اسپری میکند. به دلیل فشار بسیار پائین در اواپراتور، آب اسپری شده بر روی لوله­ ها در دمای 7 درجه سانتی­گردا خواهد جوشید، یعنی در واقع گرمای آب برگشتی از ساختمان را به خود جذب کرده و میجوشد و تبدیل به بخار آب می­شود. بخار حاصله به درون ابزوربر فشار پایین کشیده می­شود. به لحاظ فیزیکی ابزوربر و اواپراتور نیز در یک پوسته قرار دارند.

بخار مبرد درون ابزوبر توسط محلول لیتیم برومائید جذب می­شود. با جذب بخار، دمایی که بخار قبلاً از لوله­ های آب ساختمان جذب کرده بود، به محلول لیتیم برومائید منتقل می­شود. درون ابزوبر، لوله­ های مسیر حرکت آب برج خنک کننده وجود دارند. با اسپری محلول رقیق شده بر روی این لوله ­ها، دمای محلول لیتیم برومائید به آب برج خنک­ کننده منتقل و دمای محلول پائین می­آید. با پائین آمدن دمای محلول جاذب، توانایی جذب بخار مبرد آن نیز بیشتر خواهد شد. پمپ ابزوربر وظیفه اسپری کردن محلول لیتیم برومائید بر روی لوله­ های برج خنک کننده جهت دفع گرمای محلول جاذب و جذب بخار مبرد را بر عهده دارد. این پمپ مقداری از محلول جاذب غلیظ (بازگشتی از ژنراتور) را با مقداری محلول جاذب رقیق (محلول جاذب در کف ابزوربر) مخلوط و بر روی لوله­ ها اسپری می­کند.

طی فرآیند جذب بخار مبرد توسط محلول جاذب، محلول جاذب رقیق شده و در نتیجه توان کمتری برای جذب بخار پیدا می­کند. برای تکمیل سیکل و ادامه کارکرد، محلول جاذب باید دوباره غلیظ شود. بنابراین پمپ ژنراتور به صورت مداوم محلول رقیق را به ژنراتور باز­می­ گرداند تا دوباره مبرد را از محلول جاذب جدا ساخته وسیکل تکرار شود.

 

 شکل و مسیر سیال چیلر جذبی دو اثره شعله مستقیم

 

شکل کلی چیلرهای دواثره شعله مستقیم

 

 

کلید واژه : آشنایی چیلر جذبی، آموزش چیلر جذبی، چیلر جذبی، سیکل کار چیلر جذبی، چیلر جذبی، لیتیم برومائید

شما اینجا هستید: صفحه ی اصلی آموزش چیلر جذبی آموزش آموزش چیلر آشنایی با چیلر جذبی