چيلر جذبي چيست؟

مشاهده لینک ها و تصاویر پس از ورود یا عضویت تحولات به وقوع پيوسته در صنعت و شيوه هاي جديد استفاده از منابع نيرو همچنين رشد اقتصادي روز افزون ، موجب خواهد شد که در طي 20 سال آينده تحولاتي اساسي در زمينه صنعت تبريد در سراسر دنيا رخ دهد . سازمان انرژي ايالات متحده پيش بيني کرده است در آمريکا بيش از 300 گيگا وات ظرفيت توليد انرژي براي تامين تقاضاي روز افزون انرژي الکتريکي و همچنين جبران انرژي مربوط به نيروگاههايي که از رده خارج مي شوند، مورد نياز است . در ماه مارس سال 1999 اين سازمان و صنايع مرتبط مفهوم گرمايش ، سرمايش و تامين نيرو براي ساختمانها را مطرح کردند که آغازي براي توسعه تکنولوژي سيستمهاي تهويه مطبوع يکپارچه ، گرمايش با آب گرم خانگي و تامين انرژي الکتريکي بود.
سرمايش جذبي يکي از فناوريهاي کليدي در زمينه سرمايش ، گرمايش و تامين نيرو براي ساختمانها مي باشد چرا که اين سيستم امکانات قابل توجهي را براي تبديل گرماي هدر رفته به سرمايش در اختيار مي گذارد . سرمايشي که از اين طريق بدست مي آيد را مي توان به منظور نگهداري و ارتقاي کارايي توربينهاي گازي و ژنراتورهاي الکتريکي مورد استفاده قرار داد. در ساختمانهاي تجاري و موسسات مختلف که در آنها از سيستم چيلرهاي جذبي استفاده مي شود، طرح سرمايش ، گرمايش و تامين نيرو براي ساختمانها بر حصول مفاهيم زير استوار است : توسعه چيلرهاي شعله مستقيم : تاسيسات حرارتي پيشرفته که نسبت به سيستمهاي شعله مستقيم جديد با تکنولوژي جذبي دو اثره برتري دارند . توسعه تکنولوژي ليتيوم برومايد / آب : مانند نسل طراحي جديد اين سيستم ، سيستمهاي يک اثره جذبي ( بازيافت حرارت) ، ميکرو توربين ها و سيستم هاي جذبي هم سوز، و چيلرهاي هوا خنک ليتيوم برومايد / آب ارزيابي : منافع بالقوه حاصل از موتورهاي درون سوز، توربينهاي گازي ، ميکروتوربينها و سلولهاي سوختني . شناسايي : مراکز فعلي توليد نيرو که ميتوانند از يکپارچه سازي توسط چيلرهاي جذبي ( مانند استفاده از سرمايش براي ورودي توربين هاي گازي ) منتفع گردند .

تاريخچه چيلرهاي جذبي
تا پيش از قرن نوزدهم ميلادي تبريد تنها به حمل ونقل يخ از مناطق سردسير به مناطق گرم سير و نگهداري آن در محفظه هاي مخصوص و يا زير زمين و همچنين ساخت يخ در زير زمين و نيز نگهداري برف فشرده در مكانهاي مخصوص براي استفاده در فصول گرم سال محدود بود.در سال 1834 اولين ماشين تبريد دستي در انگلستان تحولي در صنعت تبريد به وجود آورد ،قبل از آن ميشل فاراده در سال 1824 يك سلسله آزمايشات براي تبديل بعضي گازهاي پايدار به مايع انجام داد كه مبناي كار ماشينهاي جذبي قرار گرفت اگرچه فاراده در زمان خودش نتوانست از اين آزمايشات براي توليد برودت بهره بگيرد ولي مقدمه اي شد براي آيندگان .
در سال 1851 يك مخترع آمريكايي يك ماشين يخ ساز با مبرد هوا ساخت و در سال 1859 سيكل جذبي با استفاده از آمونياك بعنوان ماده مبرد وآب به عنوان جاذب توسط فرديناندكاره مورد استفاده قرار گرفت اين سيتم اولين بار در ايالات متحده آمريكا براي ساخت چيلر هاي جذبي استفاده شد .سپس در سال 1860 اولين ماشين اتر سولفوريك براي ايجاد برودت در صنايع نوشابه سازي در استراليا ساخته شد بعد ها در سال 1880 اولين كارخانه يخ مصنوعي ساخته شد و اين كارخانه اولين قدم در عمومي سازي صنعت تبريد بود.
در سال 1890 تبريد تراكمي و جذبي رواج يافت البته در اوايل پيدايش تبريد تراكمي ،دستگاههاي موجود حجيم وگران بودند و راندمان زيادي نداشتند و مي بايست فردي متخصص از آنها نگهداري مي نمود به همين دليل تبريد مكانيكي صرفا به چند كاربرد بزرگ محدود مي شد. يكي از دلايل عدم پيشرفت تبريد مكانيكي در دهه هاي اوليه استفاده از بخار براي چرخاندن كمپرسور بود ،با اختراع و پيشرفت موتودهاي الكتريكي و همچنين تهيه مبرد هاي بي خطر توليدات صنايع تبريد و تهويه مطبوع به نقطه اوج خود رسيد و دستگاههاي هواساز كوچك و يخچالها و فريزرهاي خانگي به ميزان قابل توجهي توليد گرديد و هنوز هم تكامل و پيشرفت ادامه دارد.
اساس كاركرد سيستم هاي تبريد جذبي در آزمايش ميشل فاراده كه در سال 1824 م صورت گرفت استوار مي باشد.در آن زمان دانشمندان عقيده داشتندكه گازهايي مانند آمونياك تنها به شكل بخار وجود دارند.فاراده آزمايشهايي را به منظور مايع ساختن آمونياك انجام داد. او مي دانست كه بخار آمونياك مي تواند به مقدار زياد جذب كلريد نقره شود،فاراده كلريد نقره را در دماي بالا در معرض بخار آمونياك قرار داد.پس از جذب بخار آمونياك توسط كلريد نقره،فاراده ماده حاصل را درون يك لوله آزمايش به شكل عدد 8 قرار داد سپس انتهاي لوله را كه حاوي كلريد نقره بود حرارت و در همان حال انتهاي ديگر لوله را در يك ظرف آب سرد قرار داد.
بخار آمونياك تحت اثرحرارت داده شده از كلريد نقره جدا شده و در يك طرف ديگر لوله كه درون آب سرد قرار داشت تقطير شد.پس از اين عمل فاراده لوله آزمايش را از ظرف آب و از نزديكي شعله خارج كرد پس از مدت كوتاهي ،مايع آمونياك در داخل لوله آزمايش به شدت شروع به جوشيدن كرد.سپس تمامي مايع در مدت كوتاهي تبخير شده و مجددا جذب كلريد نقره شد.فاراده با لمس كردن لوله آزمايشي كه آمونياك در آن جوشيده بود متوجه شد كه اين لوله به مقدار زيادي سرد شده است.در واقع آمونياك ضمن تغيير فاز از مايع به بخار گرماي محيط را جذب كرده و سبب ايجاد سرما شده بود در واقع اين آزمايش نقطه آغازين پيدايش سيستمهاي تبريد جذبي بود.

سيستم تبريد جذبي اولين بار در سال 1860 بوسيله فرديناند كاره فرانسوي اختراع شد بدين ترتيب كه اگر در سيستم تراكمي بخار،بجاي كمپرسور يك ژنراتور و يك جذب كننده و يك پمپ قرار دهيم نتيجه يك سيستم جذبي ساده خواهد شد(البته در شرايط خاص مي توان پمپ را نيز از سيكل حذف كرد).
اصول كار چيلر جذبي
در چيلرهاي جذبي مايع مبرد آب است براي آب گرماي نهان تبخير در 100 درجه سانتيگراد برابر 525 کيلوکالري بر کيلوگرم است . دماي جوش آب را مي توان پايين آورد اگر فشار در سطح آب را پايين بياوريم ، مثلا اگر فشار مطلق آب 0.5 اتمسفر صنعتي باشد ، دماي جوش 81 درجه سانتيگراد و در يکصدم اتمسفر، آب در 4.5 درجه سانتيگراد مي جوشد . به عکس هر چه فشار بيشتر شود ، درجه حرارت جوش نيز زيادتر مي شود، مثلا اگر فشار به 3.5 اتمسفر برسد، آب در 147 درجه سانتيگراد مي جوشد . در چيلرهاي جذبي مايع ديگري نيز به عنوان ابزور بر ( جذب کننده ) براي جذب بخارهاي آب وجود دارد که بيشتر از محل ليتم برمايد براي اين منظور استفاده مي شود. زيرا اين محلول داراي قدرت جذب بخار آب زياد است و سمي و قابل انفجار نيست و همچنين ايجاد ترکيبات مضر نمي کند .
براي درک بهتر کار اين نوع چيلرها مراحل مختلف تشريح مي شود :
اگر دو ظرف داشته باشيم که در يکي آب و در ديگري محلول ليتم برمايد باشد و فرض کنيم که هوا بوسيله پمپ خلاء هوا از اين ظروف تخليه شده باشد ، ظرفي که آب در آن است تبخير کننده (اواپراتور) و ظرفي که در آن ليتم برمايد است ابزوربر مي رود و به وسيله محلول ليتم برمايد جذب مي شود.
از طرفي در نتيجه ي تبخير قسمتي از آب در اواپراتور ، درجه حرارت آب باقي مانده کاهش مي يابد براي اينکه از سرماي حاصله در اواپراتور استفاده شود ، يک کويل که در آن جريان دارد.
آب وارد کويل مي شود و پس از طرف ديگر خارج مي شود . آب سرد شده براي خنک کردن ساختمان موردنظر به کار مي رود .
حال براي بهتر کردن کيفيت کار وراندمان سيستم ، دو پمپ به شرح زير اضافه مي کنيم :
پمپ مايع مبرد : اين پمپ آب را روي کويل مي ريزد و شدت تبخير آب را زياد مي کند .
پمپ ابزوربر : اين پمپ محلول ليتيم برومايد را به صورت اسپري در ابزوربر مي پاشد و در نتيجه قدرت جذب آنرا بالا مي برد .
اضافه کردن اين دو پمپ ، راندمان سيستم را بالا مي برد، اما دو اشکال اساسي باقي مي ماند :
يکي اين که محلول ليتيم برومايد مرتبا بخار آب را جذب مي کند و رقيق مي شودو در نتيجه قدرت جذب کنندگي خود را از دست ميدهد . براي رفع اين مشکل، به سيستم يک ژنراتور و يک پمپ اضافه مي کنيم و محلول ليتيم برومايد به ويسله اين پمپ به ژنراتور مي رود و به وسيله بخار حرارت داده مي شود و در اثر حرارت، آبي را که جذب کرده است ، به صورت بخار خارج مي شود و محلول مجددا غليظ ميشود و به ابزوربر بر مي گردد .
براي رفع مشکل دوم ، به سيستم اخير يک کندانسور ( تقطير کننده ) اضافه مي کنيم تا بخار آبي که از ژنراتور خارج مي شود به کندانسور برود و به مايع تبديل شود و دوباره به اواپراتور بر گردد و در نتيجه يک مدار بسته تشکيل مي شود.
حال براي تکميل سيستم و بالا بردن راندمان کار ، يک مبدل حرارتي بين ژنراتور و ابزوربر قرار مي دهيم تا از يکطرف محلول رقيقي را که از ابزوربر به ژنراتور مي رود، گرم کند و از طرف ديگر محلول غليظي را که از ژنراتور به ابزوربر بر مي گردد ، خنک کند .
با توجه به اين که هر چه درجه حرارت محلول ليتيم برومايد پايين تر باشد، مي تواند آب بيشتري جذب کند، بنابراين براي خارج کردن گرماي حال از انحلال در ابزوربر و بالا بردن قدرت جذب لتيتيم برمايد ، يک کويل در ابزوربر قرار مي دهيم که داخل آن آب سرد ( از برج خنک کننده ) جريان يابد .
در بعضي از مدل ها پمپ ابزوربر را حذف مي کنند و جريان محلول در اثر اختلاف فشار انجام مي گيرد.
نکته قابل ذکر اين است که محلول حاصل در ژنراتور، تحت نيروي جاذبه و اختلاف فشار، از مبدل حرارتي عبور مي کند ( به وسيله محلول رقيق سرد مي شود ) و به وسيله يک ادوکتور ( که نوعي مخلوط کن است ) با محلول رقيق مخلوط مي شود محلول مخلوط را تشکيل ميدهد و اين مخلوط به افشانک هاي ابزوربر مي رود.
فشار مطلق کندانسور و ژنراتور تقريبا مساوي وبرابر يک دهم اتمسفر است که معمولا در يک پوسته قرار مي گيرند و فشار اواپراتور و ابزوربر حدود يک صدم اتمسفر است و در يک پوسته قرار داده مي شودبا توجه به فشار موجود در اواپراتور ، آب در 4.5 درجه سانتيگراد مي جوشد و در نتيجه درجه حرارت آب سرد تا حدود 7 درجه سانتيگراد مي رسد .