دسته‌بندی ماشین‌آلات جذبی (بخش اول:چیلر جذبی)

۶ ماه قبل ۲۴۲ ۰

چیلر

چیلرها از جمله تجهیزات بسیار مهم در سرمایش هستند که به طور کلی می‌توان آنها را به دو دسته چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی تقسیم کرد. به طور کلی چیلرهای تراکمی از انرژی الکتریکی و چیلرهای جذبی از انرژی حرارتی به عنوان منبع اصلی برای ایجاد سرمایش استفاده می‌کنند.

چیلر جذبی (Absorption Chiller)

چیلر‌های جذبی از نظر نوع عملکرد در عملیات تغلیظ و نوع منبع گرمایی برای تغلیظ ماده جاذب و همچنین نوع ماده مبرد و ماده جاذب در دسته بندی‌های گوناگونی قرار می‌گیرند.

الف) طبقه‌بندی از نظر ماده مبرد و جاذب:

1.      سیستم سرمایش جذبی با مبرد آب و ماده جاذب محلول لیتیم بروماید

2.      سیستم سرمایش جذبی با مبرد آمونیاک و ماده جاذب آب

3.      سیستم سرمایش جذبی با مبرد آب و جاذب جامد سیلیکاژلی

ب) طبقه‌بندی از نظر چرخه تغلیظ ماده جاذب و مراحل عملیاتی:

1.      سیستم سرمایش جذبی تک اثره لیتیم بروماید- آب

2.      سیستم سرمایش جذبی دو اثره لیتیم بروماید- آب

3.      سیستم سرمایش جذبی سه اثره لیتیم بروماید- آب

ج) طبقه‌بندی از نظر منبع گرمایی عملیات تغلیظ و احیا:

1.      سیستم سرمایش جذبی با ژنراتور آب داغ

2.      سیستم سرمایش جذبی با ژنراتور آب گرم

3.      سیستم سرمایش جذبی با ژنراتور بخار

4.      سیستم سرمایش جذبی با ژنراتور مشعل مستقیم

در ادامه به توضیح هر یک از این دسته‌ها می‌پردازیم.

چیلر جذبی

طبقه‌بندی از نظر ماده مبرد و جاذب

در مورد زوج مبرد و ماده جاذب باید ویژگی‌های زیر را در نظر گرفت. این ویژگی‌ها نقش اصلی در تعیین نوع ماده و کاربرد آن در سیستم چیلر جذبی را دارد.

1.      عدم تبدیل به حالت جامد: زوج مبرد و جاذب در طی فرآیند نباید به حالت جامد در بیاید زیرا تغییر فاز به حالت جامد موجب کندی فرآیند و یا مسدود شدن بخشی از مسیر می‌شود.

2.      نسبت فراریت زیاد: فراریت ماده مبرد باید به مراتب بیشتر از ماده جاذب باشد تا طی فرایند تغلیظ، ماده مبرد به سرعت از جاذب جدا شده و در مصرف انرژی صرفه جویی صورت پذیرد.

3.      میل شدید به جذب: تمایل ماده جاذب به جذب ماده مبرد از اساسی ترین ویژگی‌های انتخاب این دو ماده است. هرچه میل جذب در ماده جاذب بیشتر باشد سرعت جذب افزایش یافته و از طرفی مقدار ماده جاذب مورد نیاز برای جذب مبرد کاهش یافته و با مقدار ماده جاذب کمتری می‌توان مبرد را جذب کرد. همچنین اندازه مبدل حرارتی نیز که امکان تبادل حرارت بین محلول رقیق و محلول غلیظ را فراهم می‌کند کوچک‌تر می‌شود. اما این مسئله را نیز باید در نظر گرفت که در اثر بالا بودن میزان جذب بین دو ماده، جدا‌سازی آنها در ژنراتور دشوار خواهد شد و به منظور جداسازی آنها انرژی بیشتری باید صرف کرد.

4.      فشار متوسط: فشار عملیاتی ماده مبرد و جاذب برای انجام فرآیند سرمایش باید در حد متوسط باشد. زیرا نیاز به افزایش فشار منجر به افزایش ضخامت دیواره و استفاده از تجهیزات فشار بالا و در نتیجه افزایش وزن دستگاه می‌شود. از طرفی برای داشتن فشار‌های پایین و ایجاد خلاء به منظور عملیات جذب نیاز به دستگاهی با حجم بالا و تجهیزات حفظ خلاء داریم.

5.      پایداری: مواد اولیه در سیکل تبرید باید از پایداری شیمیایی خوبی برخوردار باشند. پایداری شیمیایی امکان ایجاد گازها و مواد شیمیایی و خوردگی را کاهش می‌دهد.

6.      خوردگی و فرسایش کم: مواد مبرد و جاذب موجب خوردگی و فرسایش می‌شود، در نتیجه موادی که پایداری شیمیایی بالا و فرسایش و خوردگی کمی دارند، مناسب استفاده هستند. به منظور کاهش اثرات خوردگی و فرسایش این زوج ماده، از مواد و ترکیبات شیمیایی دیگری به عنوان بازدارنده استفاده می‌شود.

7.      ایمنی: مبرد و جاذب نباید قابل اشتعال یا سمی باشد، همچنین نباید تاثیرات زیان بار زیست محیطی داشته باشد.

8.      ویسکوزیته کم: هر چه ویسکوزیته مواد کمتر باشد، مواد روان‌تر و سریعتر حرکت می‌کنند و در نتیجه انتقال گرما و ماده سریعتر و راحت‌تر انجام می‌پذیرد و پمپ‌ها انرژی کمتری برای جا به جایی آنها صرف می‌کنند.

9.      گرمای نهان زیاد مبرد: هرچه گرمای نهان مبرد بیشتر باشد، در هر سیکل کاری گرمای بیشتری توسط مبرد جذب می‌شود و در نتیجه عملکرد سیستم بهتر می‌شود.

هیچ زوج ماده جاذب و مبردی تمام ویژگی‌های بالا را به صورت کامل دارا نیست؛ اما از میان آن‌ها زوج ماده آب- لیتیم بروماید و آمونیاک- آب بهترین زوج ماده جاذب و مبرد هستند و اکثر این ویژگی‌ها را دارا می‌باشند. سایر زوج‌های جاذب و مبرد که می‌توانند مورد بررسی و تحقیق قرار گیرند، عبارتند از:

آمونیاک و نمک‌ها – متیل آمین و نمک‌ها – الکل و نمک‌ها – آمونیاک و محلول‌های آلی – دی اکسید گوگرد و محلول‌های آلی – هیدروکربن‌های هالوژنه و محلول‌های رقیق

بر اساس ویژگی‌های اعلام شده دو زوج ماده لیتیم بروماید-آب و آمونیاک-آب بیشترین کارایی را دارا می‌باشند که بر همین اساس می‌توان سیستم جذبی را به دو دسته کلی سیستم سرمایش جذبی با مبرد آب و جاذب لیتیم بروماید و سیستم سرمایش جذبی با مبرد آمونیاک و جاذب آب تقسیم کرد.

نوع دیگری از سیستم‌های جذبی نیز موجود است که ماده جاذب آن ماده‌ای جامد است اما استفاده از آن زیاد رواج نیافته است. در نتیجه می‌توان گروه دیگری را نیز با عنوان سیستم سرمایش جذبی با مبرد آب و جاذب جامد (سیلیکاژلی) در نظر گرفت که این دستگاه ادزوربشن (Adsorption) نامیده می‌شود. در چیلر‌های سیلیکاژلی، ماده جاذب جامد بوده و به صورت محلول در سیستم گردش نمی‌کند بلکه برای عملیات احیا دو محفظه حاوی سیلیکاژل که به تناوب سرد و گرم می‌شوند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. ابعاد این نوع چیلر‌ها نسبت به چیلر‌های لیتیمی بزرگتر است. این نوع چیلر‌ها با محیط زیست سازگار هستند و هیچ تاثیر زیان باری ندارند و خوردگی نیز نسبت به چیلر‌های آمونیاکی و لیتیمی بسیار کمتر است. اما وجود چهار شیر در ساختار داخلی آن و عدم دسترسی آسان به آنها در هنگام بروز خطر از عیوب این سیستم می‌باشد.

در تهویه مطبوع از سیستم سرمایش جذبی با مبرد آب و لیتیم بروماید استفاده می‌شود. این چیلر‌ها امکان سرمایش زیر صفر درجه را ندارد و فقط در سرمایش 5 درجه به بالا کربرد دارد. به منظور رسیدن به دمای زیر صفر درجه در صنعت سردخانه از سیستم جذبی با زوج ماده آمونیاک و آب استفاده می‌شود. همچنین در کاربرد‌های مسکونی زیر 30 تن تبرید، چیلر لیتیمی کارایی ندارد و به منظور استفاده از خنک‌کننده با ظرفیت 5 تن یا 10 تن تبرید باید از چیلر آمونیاکی استفاده کرد. چیلر‌های لیتیمی به انواع مختلف یک اثره، دو اثره و سه اثره و بر اساس منبع گرمایش ژنراتور به دسته‌های ژنراتور بخار، آب گرم، آب داغ و شعله مستقیم تقسیم می‌شوند که در ادامه به بررسی این سیستم‌ها می‌پردازیم.

چیلر جذبی

طبقه‌بندی از نظر چرخه تغلیظ ماده جاذب و مراحل عملیاتی

همانطور که گفته شد در ژنراتور انرژی گرمایی موجب جداسازی آب از جاذب می‌شود. آب پس از جدا شدن از لیتیم بروماید به کندانسور رفته و گرمای خود را به کویل آب خنکی که از برج خنک کن آمده است منتقل می‌کند. اما این آب خود دارای انرژی گرمایی قابل توجهی است، از همین نکته ایده ساخت چیلر‌های جذبی چند اثره به ذهن متخصصان رسید. در این نوع سیستم‌ها از انرژی گرمایی آب مبرد در ژنراتوری دیگر استفاده شده و کارایی سیستم افزایش پیدا می‌کند. اگر از انرژی گرمایی آب در ژنراتور دوم استفاده شود به این سیستم چیلر جذبی دو اثره و اگر در دو ژنراتور دیگر استفاده شود، چیلر جذبی سه اثره گفته می‌شود. اما این دسته‌بندی مربوط به چیلر‌های لیتیمی است. در چیلر‌های آمونیاکی که تنها یک جفت اواپراتور و ابزوربر در آن به کار رفته، چیلر یک مرحله‌ای و چیلری که دو جفت اواپراتور و ابزوربر دارد، چیلر دو مرحله‌ای گفته می‌شود. بنابراین سیستم‌های لیتیمی از نوع یک یا چند اثره و سیستم‌های آمونیاکی از نوع یک یا چند مرحله‌ای هستند.

چیلر جذبی

 

چیلر جذبی

 

* این مطلب ادامه دارد...

لینک های مرتبط

دسته بندی ماشین آلات جذبی (بخش دوم:چیلر جذبی)

 

نگارش : محمد جعفر نیری، پیمان ابراهیمی ناغانی

منبع : بخشی از کتاب روشهای تولید و توزیع برودت در سیستم‌های تهویه مطبوع - مولف : پیمان ابراهیمی ناغانی، سید علیرضا ذوالفقاری، محمد جعفر نیری - انتشارات نوآور


۰ دیدگاه