سیکل جذبی و اجزای آن در چیلرهای جذبی

سیکل جذبی
اساس سيكل جذبي در شكل زير نشان داده شده است.
مشاهده لینک ها و تصاویر پس از ورود یا عضویت

مطابق سيكل؛ محلول مايع داخل جاذب، بخار فشار پايين داخل اواپراتور را جذب ميكند. اگر اين تحول جذب به صورت آدياباتيك انجام شود، درجه حرارت محلول بالا ميرود و سرانجام جذب بخار پايان مييابد. براي تداوم تحول جذب، جاذب با هوا يا آب خنك ميشود تا حرارت را به اتمسفر جذب كند. پمپ مايع فشار پايين را از جاذب دريافت كرده و فشار آن را بالا برده و به موّلد ميرساند. در مولد؛ بخار جذب شده به كمك محلول به بيرون هدايت ميشود و محلول مايع از طريق يك شير خفگي كه سبب افت فشار جهت حفظ اختلاف فشار بين مولد و جاذب ميشود، به جاذب باز ميگردد.
در سيكل جذبي هدف از جريان انتقال حرارت در چهار مبدل حرارتي اين است كه جرارت بالا به مولد منتقل شود و حرارت پايين مارهي سرد شونده به اواپراتور انتقال يابد. دفع حرارت از سيكل در جاذب و كندانسور و با درجه حرارتهايي كه بتوان حرارت اضافي را به اتمسفر دفع كرد، صورت ميپذيرد.
اجزاي سيستم جذبي:
مهمترين اجزاي يك سيستم تبريد جذبي نظير چيلرهاي جذبي عبارتند از:
جاذب (Absorbent):
كار چيلرهاي جذبي بستگي به جاذبي دارد، كه تمايل زيادي به جذب مبرد داشته باشد. در چيلرهاي بزرگ از ليتيوم برمايد كه يك نوع نمك است، بعنوان جاذب استفاده ميشود. اين نمك شكل كريستالي دارد و مقداري از آن بايد در آب حل شود تا محلول ليتيوم برمايد را بسازد و بر اساس وزن اندازهگيري ميشود. غلظت محلول مذكور را بر حسب درصد مقدار ليتيوم برمايد موجود در آن بيان مي كنند. بعنوان مثال 100 پوند محلول ممكن است 65 پوند ليتيوم برمايد و 35 پوند آب داشته باشد، كه به آن محلول 65 درصد گفته ميشود.
مبرّد (Refrigerant):
آب ميتواند نقش مبرّد را داشته باشد كه دماي آن در فشار 248/0 اينچ ستون جيوه در اواپراتور حدود 40 درجه فارنهايت است.
اواپراتور ( Evaporator):
مايع مبرّد با فشار پايين و دماي حدود وارد اواپراتور ميشود. علاوه بر اين مبرّد كه از كندانسور ميآيد، يك پمپ مايع، مبرّد جمع شده در انتهاي اواپراتور را گردش ميدهد. اين مبرّد به افشانكهاي بالاي لولههاي اواپراتور ميرود. مبرّد توسط افشانكها به لولههاي گرم اواپراتور پاشيده ميشود. همچنانكه مبرّد در تماس با لولههاي گرم اواپراتور قرار ميگيرد، قسمتي از مبرّد تبخير شده و گرماي نهايي سيالي كه داخل لولههاست ميگيرد. اين سيال مي تواند آب بازگشتي از دستگاه هواساز باشد كه در اين صورت دماي آن حدود است. مبرّد آب را خنك كرده و به ميرساند. قسمتي از مبرد كه تبخير نميشود، دوباره به گردش درميآيد. بخار مبرد با فشار كم از اواپراتور خارج شده و وارد جذب كننده ميشود. زيرا فشار بخار محلول ليتيوم برمايد در جذب كننده از فشار بخار مبرد در اواپراتور كمتر است.
جذب كننده ( Absorber):
محلول غليظ ليتيم برمايد و آب توسط يك پمپ و به كمك افشانكهايي روي لولهي قسمت جذب كننده پاشيده شده و با بخار آبي كه از اواپراتور ميآيد مخلوط شده و آن را جذب ميكند. در نتيجهي اين اختلاط توليد گرماست و لذا براي نگهداري دماي بخش جذب كننده؛ آب برج خنك كننده از لولههاي آن عبور ميكند. اين آب با درجه حرارت وارد و با درجه حرارت خارج ميشود. چنانچه فرآيند دفع گرما از جذب كننده صورت نگيرد، فشار و دماي آن بالا رفته و جذب بخار توسط آن از اواپراتور متوقف ميشود. در جريان اختلاط؛ بخار مبرد تقطير شده و موجب رقيق شدن محلول ليتيوم برمايد ميشود. جهت ادامهي كار سيكل محلول بايد دوباره غلظت اوّليهي خود را بدست آورد كه به اين منظور از طريق يك پمپ منتقل ميشود.
مولّد ( Generater):
محلول رقيق ليتيوم برمايد روي لوله هاي مولد ميريزد. درون اين لولهها بخار با فشار كم عبور ميكند كه باعث تبخير مبرد شده و دوباره محلول را غليظ ميكند. از آنجايي كه دماي جوش مبرد پايين تر از دماي جوش جاذب است، فرآيند تبخير در مولد صورت ميگيرد. دماي بخار در مولد حدود است. سپس بخار مبرد به كندانسور رفته و در آنجا تقطير ميشود. اين تقطير معمولاً در صورت ميگيرد.
كندانسور (Condenser):
آب گرم شده در لولههاي قسمت جذب كننده با دماي توسط يك پمپ وارد لوله هاي كندانسور شده و گرماي نهان تقطير را ميگيرد. سپس اين آب با دماي وارد برج خنك كننده ميشود و پس از خنك شدن تا به جذب كننده باز ميگردد. بخار مبرد در كندانسور تقطير شده و به مايع تبديل ميشود. و پس از عبور از يك شير انبساط فشار آن كاهش يافته و وارد اواپراتور ميشود و سيكل دوباره از سر گرفته ميشود.
مبدل گرمايي:
پمپ محلول غليظ از مولد به جذب كننده، توسط يك مبدل گرمايي صورت ميگيرد. اين مبدّل گرماي محلول غليظ خروجي از مولّد را به محلول رقيق سردتر ليتيوم برمايد كه از جذب كننده ميآيد، ميدهد. راندمان سيكل جذبي با استفاده از اين مبدّل افزايش مييابد.
سيستم تخليه ناخالصي ( purge):
گازهاي غير قابل تقطير تمايل دارند كه روي سطوح محلول رقيق ليتيوم برمايد كه در انتهاي جذب كننده است، جمع شوند. در اين صورت فشار در جذب كننده افزايش يافته و جريان بخار از اواپراتور به جذب كننده متوقف ميشود و لذا اين گازها بايد از سيستم تخليه شوند.
كنترل‌هاي چيلر:
كنترل عملكرد چيلر توسط شير كنترل خودكار كه روي خط ورود بخار نصب شده است، انجام ميشود. وظيفهي اين شير كم و زياد كردن بخار روي مولّد است و از يك سنسور كه روي خط آب سرد خروجي از اواپراتور نصب شده است فرمان ميگيرد. بعنوان مثال اگر دماي آب خروجي از چيلر خيلي سرد باشد؛ شير بخار بسته شده و بخار ورودي به مولّد را كم ميكند. با كم شدن جريان بخار، مبرد كمتري در مولد به جوش ميآيد و لذا غلظت محلول ليتيوم برمايد كاهش يافته و اين محلول قادر نخواهد بود بخار مبرّد را بخوبي جذب كند و در نتيجه توان سرمايي اواپراتور كاهش مييابد. جريان آب برج خنك كننده از كندانسور نيز توسط حلقهي كنارگذر (bypass loop) کنترل شده و مقداري از آب را بدون عبور از داخل لوله ي كندانسور برميگرداند.
طراحي و ساخت چيلر جذبي ليتيوم برومايد با تغذيه آب گرم (يك تن تبريد)
چكيده
صرفه جويي در مصرف انرژي به يكي از دغدغههاي دنياي امروز تبديل شده است. دستگاه چيلر جذبي يكي از بهترين و جديدترين وسايل سرمايشي است كه به بهترين نحو جوابگوي موضوع بالاست. با توجه به اهميت يادگيري و نياز آزمايشگاهها در اين امر، توليد دستگاه چيلر جذبي متناسب با نياز آزمايشگاهي و حتي صنعتي جمعي از كارمندان شركت آبرون تهويه را به فكر توليد اين دستگاه با تناژ پائين انداخت. دستگاههاي صنعتي معمول چيلر جذبي در تناژهاي بالا (معمولاً بالاتر از 40 تن تبريد) توليد مي شوند و با توجه به در دسترس نبودن و همچنين بدنه فلزي و حجم اشغالي زياد عملاً براي مقاصد آزمايشگاهي بلا استفاده ميباشند.
ولي دستگاه مورد بحث در اين مقاله به علت فضاي اشغالي كم و بدنه شفاف كه ميتواند اتفاقات داخلي را به بهترين نحو به مخاطب نشان دهد، بسيار مناسب براي مقاصد آموزشي ميباشد. به علت تناژ پائين قابل استفاده براي مكانهاي مسكوني، تجاري و غير و نيز ميباشد. كلمات كليدي: چيلر جذبي، ليتيوم برومايد، اندازه آزمايشگاهي، تناژ پائين، مقياس صنعتي
مقدمه
دو برابر شدن نرخ نفت در سال 1973 و دو برابر شدن مجدد آن در سال 1978 باعث شد تا اكثر دولت هاي اروپايي نرخ الكتريسيته را بالا ببرند و دولت آمريكا استانداردهاي جديدي را براي بالا بردن بردن بهره انرژي وضع كند. خيلي از كشورهاي خاورميانه هم يارانه هاي انرژي را به شدت افزايش دادند.نتيجه اين وضعيت بالارفتن هزينه هاي اوليه و هزينه هاي جاري سيستم هاي تهويه مطبوع بوده است.تأثير هزينه هاي انرژي بر انتخاب چيلر(و بر طراحي و فروش آنها)در چند دهه اخير بسيار زياد بوده است. مسئله گرم شدن كره زمين هم كه از سال 1976 مطرح شد و اثرات آن از سال 1985 براي همه محسوس بود بر اين روند تأثير گذاشته است.
مسئله تخريب لايه ازون هم توسط CFC ها و HCFC ها ترديدهايي را برانگيخته و باعث شده است تا آينده صنايع تهويه مطبوع موضوع بحث همگان بشود. انتخاب چيلر از مسئله صرفاً اقتصادي به مسئله ي اجتماعي و زيست محيطي تبديل شده است.
صاحبان ساختمان ها ترديدهايي درباره هزينه ها و در دسترس بودن انرژي و مبردها دارند. و بايد وضع شدن احتمالي قوانين جديد را هم در نظر داشته باشند.از ميان تمام اين شك و ترديدها و ابهامات، امروزه نوعي چيلر توليد ميشود كه هم عملكرد اقتصادي مطمئني دارد و هم از مسائل زيست محيطي و اجتماعي تقريباً بي مشكل است.چيلرهاي جذبي،آينده مطمئني را براي صاحبان ساختمان ها تضمين مي كنند.
چرا چنين است؟
به سه دليل: اول اينكه يك چيلر جذبي بجز براي دو پمپ كوچك و سيستم كنترل خود، هيچگونه نيازي به الكتريسيته ندارد. اين ويژگي مصرف كننده را از وابستگي به الكتريسيته مي رهاند و درگيري او را با مشكلات آينده آن بسيار كم مي كند.
دوم اينكه يك چيلر جذبي از هيچ نوع CFC يا HCFC يا مبرد ديگري بجز آب استفاده نمي كند.اين باعث مقبوليت اين سيستم از لحاظ زيست محيطي شده است.
و در نهايت اينكه بر خلاف دستگاه هاي تهويه مشابه، چيلر هاي جذبي صدا و ارتعاشات ناچيزي دارند كه به علت كم بودن بخش هاي مكانيكي مي باشد.
كولر هاي آبي به دو علت مناسب نيستند:دليل اول، مصرف بالاي آب و به نسبت برق و باتوجه به اين نكته كه بهترين دمايي كه يك كولر آبي مي تواند خنك كند، دماي مرطوب آن منطقه است (Tw) ه طور مثال در شهر يزد حدود ، 21 درجه سانتگراد مي باشد.
نكته دوم در خصوص كولر آبي اينكه،كولر آبي به علت تزريق رطوبت به هوا،رطوبت را بالا ميبرد كه اين خصيصه عملاً استفاده از كولر آبي را در مناطق شرجي ناممكن مي كند. استفاده از كولر هاي گازي(اسپيليت) هم به علت قيمت بالاي برق در كشور ما و مصرف بالاي برق اين سيستم(سيكل تراكمي) عملاً مقرون به صرفه نيستند. چيلر جذبي آمونياكي نيز به دليل اينكه آمونياك يك ماده سمي است نمي تواند گزينه مناسبي باشد.
استفاده از چيلر جذبي ليتيوم برومايد جوابگوي تمامي مسائل بالاست اما استفاده از چيلر جذبي صنعتي به سه دليل عملاً براي مقاصد آموزشي غير قابل استفاده است:
دليل اول اينكه اين دستگاه در دسترس همگان بالاخص دانشجويان نيست.
دليل دوم اينكه اين دستگاه بسيار حجيم و بزرگ است و حمل و نقل آن ناممكن است.
دليل سوم اينكه به علت فلزي بودن بدنه اتفاقات داخلي به هيچ و جه قابل رؤيت نمي باشد و درك صحيح سيكل حتي براي اساتيد نيز ثقيل است.