طراحي و ساخت چيلر جذبي ليتيوم برومايد با تغذيه آب گرم (يك تن تبريد)

**pc-manager** · 2014/11/25, 11:58

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.

سيستم جذبي ليتيوم برومايد-آب چگونه كار مي كند؟

-3-1 انتخاب نوع سيستم سرمايشي افزايش ميل براي رسيدن انسان به شرايط آسايش از ديرباز مورد توجه بوده كه در سال هاي اخير اين ميل به اوج خود رسيده است. مهمترين عامل در تأمين اين آسايش، سرمايش مطلوب فضاي زندگي انسان است . چرا كه محققان نشان 24 به صورت قابل ملاحظه اي كاهش مي يابد. عموماً براي تأمين سرمايش �� c داده اند كه كارايي انسان در دماهاي بالاي
دستگاه از چهار قسمت اصلي اواپراتور،ابزوربر،ژنراتور و كندانسور تشكيل گرديده است. مايع مبرد در قسمت اواپراتور روي لوله هاي آب تهويه مورد استفاده در فن كوئل(آب چيلد)، پاشيده مي شود و به دليل وجود خلاء بسيار بالا،آب در درجه حرارت كم تبخير گرديده و باعث سرد شدن لوله هاي آب چيلد مي گردد.بخارات حاصله توسط مايع ليتيوم برومايد غليظ جذب مي گردد و ليتيوم برومايد با جذب آب رقيق گشته و توسط پمپ كوچكي با قدرت 34watt به قسمت فوقاني دستگاه منتقل مي گردد. انتقال ليتيوم برومايد از طريق يك مبدل حرارتي انجام مي پذيرد كه در حين عبور از آن ليتيوم برومايد رقيق شده،گرم مي شود. در قسمت فوقاني دستگاه ليتيوم برومايد تحت تأثير لوله هاي بخار، داغ شده و آب آن تبخير مي گردد و ليتيوم برومايد غليظ شده از طريق مبدل حرارتي به قسمت ابزوربر جهت جذب آب منتقل مي گردد. بخارات آب تبخير شده در ژنراتور توسط لوله هاي برج خنك كننده (در كندانسور) تقطير گشته و مجدداً به قسمت اواپراتور عودت داده مي شوند. اين سيكل مرتباً تكرار مي گردد و لوله هاي آب چيلد تا دماي 6.67 درجه سانتيگراد( 44 درجه فارنهايت) سرد مي گردند.تنها مصرف برق اين دستگاه دو پمپ بسيار كوچك براي مبرد و محلول جاذب ليتيوم برومايد مي باشد كه مجموع برق مصرفي آنها حداكثر 68watt میباشد .پارامتر ضريب عملكرد (C.O.P) در دستگاه هاي برودتي از جمله چيلر هاي جذبي، بيانگر ميزان بهره برداري از انرژي مصرفي در دستگاه مي باشد. مقادير بالاتر C.O.P نمايانگر مصرف بهينه انرژي حرارتي در چيلر هاي جذبي مي باشد. ضريب عملكرد چيلر جذبي آزمايشگاهي توسط اين گروه 0.8 مي باشد.

طراحي چيلر
در اولين قدم براي طراحي يك چيلر جذبي به يك سري داده براي طراحي نياز است كه داده هاي در نطر گرفته شده براي دستگاه ما بدين شرح است:1.دماي تبخير مبرد در اواپراتور TEvap
2.دماي مبرد در كندانسور TR/condدماي محلول در خروجي ابزوربر كمترين ( دماي محلول TS/abs, exit)
دماي محلول در خروجي ژنراتور(ماكزيمم دماي محلول در سيكل Ts/gen, exitغلظت محلول ورودي به واحد جاذب X1فشار بخار ورودي به دستگاه و مهمتر از همه تناژ دستگاه.

محاسبه دبي و خواص در نقاط مختلف
در ادامه دبي و خواص مبرد mR و XR) با كمك معادلات بقاي جرم و انرژي را به دست آورده به سراغ دبي و خواص محلول در ژنراتور و ابزوربر مي رويم. توجه به اين نكته لازم است كه خواص محلول را مي توان با كمك نمودار P-T-X به دست آورد.فشار در ژنراتور همان Phigh دستگاه است كه فشار اشباع كندانسور در دماي كندانسور مي باشد.
در ادامه با نوشتن معادله بقاي جرم براي ژنراتور مي توان دبي ورودي محلول به ژنراتور را بدست آورد كه با توجه به اين عدد و فشار دو مخزن مي توان پمپ مناسب محلول (Solution pump) را انتخاب نمود.
با بدست آوردن دبي ورودي به ژنراتور و با توجه به دبي بدست آمده از مرحله قبل مربوط به مبرد، مي توان دبي محلول غليظ از كف كش ژنراتور را به دست آورد.
با نوشتن معادلات بقاي جرم براي ابزوربر مي توان دبي جرمي خروجي واحد جاذب را بدست آورد و با نوشتن بقاي جرم ليتيوم برومايد دبي ورودي ابزوربر را بدست آورد.
مقدار كار را با رابطه زير مي توان بدست آورد:

سپس با ضرب عدد بدست آمده در دبي جرمي خروجي ابزوربر مي توان توان پمپ را بدست آورد.محاسبه بار حرارتي اجزاي سيكلبا نوشتن معادله بقاي انرژي براي ژنراتور، ابزوربر و كندانسور به راحتي مي توان بار حرارتي ژنراتور، ابزوربر و كندانسور را بدست آورده، پس از آن با جمع كردن بارهاي ابزوربر و كندانسور بار برج خنك كننده را به دست آورد. با توجه به رابطه زير مي توان دبي برج خننك كننده را بدست آورد:

با بدست آمدن دبي برج خنك كننده حتي مي توان دماي آب خنك كن ورودب به كندانسور را بدست آورد:

با توجه به تناژ دستگاه Qevap و فرمول زير مي توان دبي آب چيلد را بدست آورد:

دبي بخار مصرفي را نيز با رابطه زير بدست آورد:

حال مي توان به راحتي C.O.P دستگاه را بدست آورد:

طراحي اجزاي چيلر جذبيكندانسور

داده هاي اوليه عبارتند از: دماي آب در ورودي به لوله ها،دماي آب در خروجي لوله ها، دماي ورودي به پوسته ها و دماي اشباع مبرد در پوسته كه با ميانيابي در فشار مخزن بالا بدست مي آيد ولي چون تجربه نشان مي دهد كه فشار كندانسور اندكي از ژنراتور كمتر است، بنابر اين دماي اشباع كمتر از ميزان قرائت شده از جدول است.مي خواهيم تعداد لوله هاي موجود در كندانسور را بدست بياوريم، براي اين كار از روش LMTD كه در مرجع شماره 4 به طور مفصل در مورد آن توضيح داده شده است مسئله را دنبال مي كنيم.فرمول چنين است:

با تخمين U از جدول موجود در همان مرجع و همچنين با توجه به فرمدل زير كه در آن F=1 مي باشد، تعداد لوله ها را بدست مي آوريم:

كه در آن Np تعداد پاس لوله است كه با توجه به دبي در نطر گرفته مي شود Lطول لوله و Ap, o مساحت خارجي لوله است(يك لوله). حال با توجه به فرمول زير بايد U را اصلاح كنيم:

نتيجه گيري

با توجه به نا مناسب بودن سيستم هاي رايج در تهويه مطبوع فضاهاي كوچك، اميد است ارائه اين مقاله تلنگري در ارائه راهكار هاي مناسب براي بهينه سازي مصرف سوخت باشد

وحيد يغمائي: فارغ التحصيل كارشناسي دانشگاه يزد، مركز رشد BT پارك علم و فناوري

**mohammad_vvv** · 2014/11/25, 19:25

خیلی جالب بود برام این ماکت که ساخته شده واقعا براش زحمت کشیده شده خسته نباشید .
امیدوارم این صنعت از متخصصین استفاده کنه نه از تاجرهای بازرگان

**meybotyhvac** · 2014/11/26, 08:43

نوشته اصلی توسط mohammad_vvv

خیلی جالب بود برام این ماکت که ساخته شده واقعا براش زحمت کشیده شده خسته نباشید .
امیدوارم این صنعت از متخصصین استفاده کنه نه از تاجرهای بازرگان

درود.

متاسفانه این تاجرهای بازرگان که فرمودید با پول زیاد پشت تبلیغات دروغ خودشون پنهان می شوند و جنس بونجول چین رو (به اسم خود چین و بعضا نه به اسم خود چین) خوب هم می فروشند... پس دیگه صدای فریاد وا تکنولوژی وا اقتصاد متخصصین کشور هر چقدر هم که گلو پاره کنند به گوش مصرف کننده نمیرسه. چون معمولا مردم با چشم تصمیم می گیرند نه با گوش! و اون چیزی هم که بیشتر تو چشم هست و تبلیغ می کنه حتما بهترینه!!!!

و یک تذکر فنی: می تونید از دکمه می پسندم برای هر پستی که خوشتون آمد استفاده کنید.

سپاس.

**mohammad_vvv** · 2014/12/20, 23:22

درود

برخی از برندهای چینی که برای کل دنیا دستگاه تولید میکنند رو نمیتونیم بهش بگیم بنجول .... البته من تعصبی روی هیچ برندی ندارم ... با بعضی از قسمت حرفات موافقم مهندس ولی کارخانه های داخلی آیا پیشرفتی نسبت به 20 سال خودشون داشتن ؟؟؟؟؟