نگاهی گذرا به سرماسازی چیلر جذبی

نگاهی گذرا به سرماسازی چیلر جذبی

چیلر جذبی چیست؟

مقایسه سیکل برودتی جذبی با سیکل تراکمی روش ساده ای جهت فهم این مطلب است.

اجزای یک سیستم تراکمی عبارتند از: کندانسور، اواپراتور، اکسپنشن والو، کمپرسور. شکل زیر اجزا و مسیر جریان مبرد را در این سیکل نشان می دهد.

در سیکل تبرید تراکمی، مبرد با فشار با مخلوط مایع و بخار وارد اواپراتور می گردد(4). گرما از آب یا هوا در اواپراتور به مبرد منتقل می گردد و باعث می شود مبرد شروع به جوشش کند. نتیجه محصول خروجی اواپراتور، توسط کمپرسور پمپ می شود که باعث افزایش فشار و دمای مبرد می شود.

مبرد فشار بالا و داغ(2) کمپرسور را ترک می کند و وارد کندانسور می گردد، جایی که گرمای مبرد به محیط منتقل می گردد تا مبرد به شکل مایع درآید. این مایع مبرد(3) سپس به اکسپنشن والو جریان می یابد که باعث افت فشار مبرد در هنگام ورود به اواپراتور می شود. نتیجه این مبرد کم فشار، جوشش مبرد(یا حباب زایی) است و تولید سرما تا دمای دلخواه است. سپس بخار مبرد(4) سیکل را دوباره طی می کند تا سیکل دوباره تکرار گردد.

همانند چیلر تراکمی، مبرد در سیکل جذبی از کندانسور، اواپراتور و اکسپنشن والو(با تغییراتی و مشابه مفاهیم تراکمی) استفاده می کند. هرچند سیکل جذبی از مبرد متفاوتی و روش متفاوتی جهت فشرده کردن مبرد استفاده می کند.

در سیکل جذبی کمپرسور با ژنراتور و یک ابزوربر جایگزین شده است. مبرد به شکل خنک، فشار کم، و مخلوط مایع و حباب بخار (4) وارد اواپراتور می شود. گرما از آب گرم به مبرد منتقل می شود و نتیجه آن جوشش مبرد و بخار شدن آن است. با استفاده از یک مقایسه می توان عنوان کرد ابزوربر کار قسمت ساکشن کمپرسور را انجام می دهد و مبرد را جهت جذب شدن با جاذب ترغیب می کند(1).پمپ عملی مشابه فشرده کردن را انجام می دهد و مخلوط مبرد و جاذب را به قسمت فشار بالای چیلر پمپ می کند. ژنراتور عملی مشابه دیسچارج کمپرسور را انجام می دهد و بخار مبرد را به ادامه سیستم تحویل می دهد(2).

بخار مبرد(2) ژنراتور را ترک و وارد کندانسور می شود جایی که گرما به آب برج خنک کننده منتقل می شود و نتیجه آن کندانس شدن مبرد از بخار به حالت مایع است. این مایع مبرد(3) سپس به سمت اواپراتور حرکت می کند تا سیکل را دوباره تکرار کند.

تشابه بین کمپرس کردن گاز و سیکل ابزوربر

سیکل چیلر جذبی مشابه سیکل تراکمی است که:

• در هر دو سیکل مبرد در چیلر می چرخد تا گرما را از یک سیال به سیال دیگر انتقال دهد.
• هر دو سیکل شامل یک وسیله افزایش فشار مبرد هستند و یک اکسپنشن تا اختلاف فشار باقی بماند.
• مبرد در فشار و دمای بالا کندانس(میعان) پیدا می کند و گرمای خود را از دست می دهد.
• مبرد در فشار و دمای پایین تبدیل به بخار می شود و گرما را از آب دریافت می کند تا آب ساختمان خنک شود.

تفاوت های بین چیلرهای جذبی و تراکمی:

• چیلرهای جذبی از انرژی گرمایی به عنوان کارکرد سیکل جذبی استفاده می کنند.
• در سیکل جذبی از پمپ استفاده می شود و نه کمپرسور که باعث افزایش فشار بین اواپراتور و کندانسور می شود. پمپ کردن یک مایع بسیار ساده تر کمپرس(فشرده) کردن یک گاز است. و بنابراین اجزای مکانیکی کمتری کار می کنند. هرچند انرژی گرمایی زیادی در ژنراتور وارد می شود، سیستم جذبی انرزی مکانیکی کمپرسور وارده به سیکل را با انرژی وارده به ژنراتور عوض کرده است.
• مبرد سیکل جذبی آسیبی به محیط زیست و لایه اوزون وارد نمی کند(برای مثال درچیلرهای لیتیوم برومایدی از آب به عنوان مبرد استفاده می کنند) اما در سیکل تراکمی از هالوکربن به عنوان مبرد استفاده می کنند( از قبیل HCFC-123, HCFC-22, HFC-134a).
• در مقایسه با چیلرهای تراکمی، سیستم های جذبی از اجزای گردنده کمی تشکیل شده و صدا و لرزش کمتری دارند.
• در مقایسه با چیلرهای تراکمی، سیستم های جذبی حساسیتی نسبت به تغییرات بار و سوپرهیت(مافوق داغ) اواپراتور ندارند.
• در مقایسه با چیلرهای تراکمی، سیستم های جذبی ضریب عملکرد پایینی دارند(COP= گرمای وارد شده/بار چیلر). هرچند چیلرهای جذبی توانایی کاهش هزینه ها را دارند زیرا قابلیت کارکرد با انرژِ گرمایی هدر رفته در پروسه های صنعتی را دارا هستند. COP چیلر جذبی به تغییرات بار حساس نیست و در بارهای کم تغییر نمی کند.

بر اساس قوانین ترمودینامیک چیلرهای تراکمی را می توانیم پمپ حرارتی بنامیم، چیلر تراکمی با استفاده از نیروی مکانیکی کار می کند تا بتواند گرما را از یک نقطه گرمتر به نقطه دیگری انتقال دهد. چیلر جذبی را می توان موتور گرمایی نامید(گرما را از قسمت دمای بالا جذب می کند و به قسمت دما پایین می دهد).

کاربردهای چیلر جذبی

امتیاز اصلی چیلرهای جذبی توانایی استفاده از انرژی گرمایی هدر رفته است. بعضی از کاربردهای چیلرهای جذبی شامل:

• برای تجهیزاتی که از انرژی گرمایی زیادی برای پروسه های خود استفاده می کنند و انرژی گرمایی زیادی را هدر می دهند و می توان از این انرژی هدر رفته برای کارکرد چیلرهای جذبی استفاده کرد.
• برای کاربردهایی که که نیاز به انرژی گرمایی و سرمایی توامان دارند.چیلرهای جذبی توانایی استفاده از انرژی گرمایی برای تولید برودت دارند.
• برای کاربرد هایی که نیاز به انرژی الکتریکی زیادی دارند. می توان با استفاده از چیلر جذبی بار الکتریکی را کاهش داد.
• برای کاربردهایی که انرژی الکتریکی در دسترس نباشند و یا گران باشد. استفاده از حرارت ساده تر و ارزان تر از الکتریسیته است.

چیلرهای جذبی به ما امکان استفاده از منابع مختلفی از انرژی را می دهند: گاز، بخار یا آب گرم هدر رفته یک پروسه، دیگ آب گرم و یا بخار

قوانین اصلی سرمایش جذبی

آب در دمای212°F(100°C) و در فشار اتمسفریک (14.7psia [101.3kPa])شروع به جوشش و بخار شدن می کند. زمانی که فشار شروع به کاهش می کند، آب در دمای پایین تری به جوش می آید. جدول زیر فشار را بر اساس اینچ جیوه برای جوشش آب بیان می کند:

[table id=24 /]

این مطلب به ما نشان می دهد آب در شرایط خلا با فشارmm-Hg6.5 در دمای 40°F(4.4°C) به جوش می آید. اجازه دهید در رابطه با این مطلب کمی دقیق تر صحبت کنیم.

یک لوله سر و ته بسته را در نظر بگیرید که در شرایط خلا mm Hg6.5 (مطابق شکل زیر) قرار دارد. فرض کنید در لوله جاذبی مانند سیلیکاژل وجود دارد و یک کویل لوله ای که در آن آب گرم جریان دارد. زمانی که آب بر روی دیواره لوله های مبدل اسپری می شود:

• در این شرایط آب در دمای 40°F(4.4°C) به جوش می آید و گرمای به جوش آمدن را از لوله های آب گرم دریافت می کند.
• دمای آب داخل لوله تا دمای مبرد( آب اسپری شده) کاهش می یابد.

سیستم جذبی به همراه سییلیکاژل به عنوان جاذب

تولید بخار یکی از محصولات جانبی تبخیر(evaporation) است که به سرعت توسط سیلیکاژن جذب می گردد. برای ادامه فرایند و تکرار آن بایستی آب از سیلیکاژل جدا گردد.

در چیلرهای جذبی سیلیکاژل با یک ماده جاذب دیگر(لیتیوم بروماید) جایگزین می گردد و رطوبت را جذب می کند و هر چقدر رطوبت بیشتری جذب می کند، قدرت جذب رطوبت آن کاهش یافته و رقیق تر می گردد. برای کامل کردن سیکل و تکرار فرایند، محلول رقیق به قسمت با فشار بالاتر که گرما دهی در آن صورت می گیرد، پمپ می شود. گرما باعث جدا شدن آب و غلیظ شدن مجدد محلول لیتیوم بروماید می گردد. بخار جدا شده در قسمتی جداگانه سرد شده و میعان(کندانس) می شود و به اواپراتور برای تکرار سیکل باز می گردد. مسیر جریان در شکل زیر نشان داده شده است.

بیشتر چیلرهای جذبی از یک نوع نمک با نام لیتیوم برماید(Lithium Bromide) به عنوان ماده جاذب استفاده می کنند. در یک شکل ساده یک سیستم جذبی شامل 4 قسمت اصلی است:

• ژنراتور generator
• کندانسور(میعان کننده) condenser
• اواپراتور(تبخیر کننده) evaporator
• ابزوربر(جذب کننده) absorber

سیکل جذبی

همانند سیکل تراکمی، سیکل جذبی نیز در 2 فشار کار می کند. یکی قسمت فشار بالا( ژنراتور و کندانسور) و دیگری قسمت فشار پایین( اواپراتور و ابزوربر). برای کاربردهای تهویه متبوع فشار ابزوربر و اواپراتور mmHg6.5 و دمای 40°F(4°C) است. فشار قسمت فشار بالای سیستم(کندانسور) تقریبا 10 برابر قسمت فشار پایین است که اجازه می دهد تا گرما را در دماهای عادی به آب(مبرد) انتقال دهد. به طور طبیعی فشار در کندانسور و ژنراتور mmHg75 و دما 113°F است.

اجزای سیستم

ژنراتور:

وظیفه اصلی ژنراتور جداسازی مبرد(آب) است تا بتواند برای سیکل برودتی در اواپراتور دوباره مورد استفاده قرار بگیرد و این کار را با جدا سازی آب از جاذب( لیتیوم بروماید) انجام می دهد. در ژنراتور، یک منبع انرژی که معمولا آب گرم یا داغ و یا بخار است، مورد استفاده قرار می گیرد که در داخل لوله های مسی جریان دارد. محلول رقیق گرما را از لوله های مسی دریافت می کند و در نتیجه آب به صورت بخار جدا شده و از محلول رقیق لیتیوم بروماید باقی می ماند و هر چقدر آب بیشتری از محلول جدا شود، محلول غلیظ تر می گردد. محلول غلیظ به سمت ابزوربر می رود و بخار آب به سمت بالا(کندانسور) حرکت می کند.

کندانسور:

هدف کندانسور، کندانس(میعان) کردن بخار مبردی است که در ژنراتور تولید شده است. در داخل کندانسور لوله های مسی قرار دارد که در آن آب برج خنک کننده جریان دارد و در اطراف آن بخار مبرد داغ قرار دارد که این حالت باعث انتقال گرما از آب به لوله های مسی که در آنها آب برج خنک کننده جریان دارد، شود. آب در کف کندانسور پیش از حرکت به سمت اواپراتور جمع می گردد. در داخل لوله های خنک کننده آب برج خنک کننده جریان دارد و کندانسور و ژنراتور در یک قسمت و مرتبط به هم قرار دارند.

اکسپنشن:

آب از کندانسور توسط یک اکسپنشن به اواپراتور می رود تا فشار قسمت اواپراتور با فشار کندانسور نشکند. با تزریق مایع مبرد توسط یک خط جدا به این خط سبب می شویم که آب در داخل لوله شروع به جوشش نکند و در ضمن فشار قسمت بالا و پایین با یکدیگر مخلوط نشوند و مخلوط آب و بخار به اواپراتور برسد.

اواپراتور:

هدف اواپراتور این است که آب سیستم تهویه را خنک کند. در اواپراتور مجموعه ای از لوله های مسی وجود دارد که در آن آب گرم ساختمان جریان دارد و بایستی خنک شود. فشار اواپراتور معمولا  mm Hg6.5 است.

در این فشار پایین، مبرد گرما را از آب در گردش در لوله های مسی دریافت می کند و تبخیر می شود. بخار مبرد با منبسط شدن در اواپراتور باعث افزایش فشار می گردد و اثر خنک کنندگی را پایین می آورد بنابراین لازم است بخار را جمع آوری کنیم تا فشار افزایش نیابد. اواپراتور و ابزوربر در داخل یک قسمت قرار دارند و به هم راه دارند و این امر اجازه می دهد بخار به قسمت ابزوربر برود و توسط محلول نمک قلیایی لیتیوم بروماید جذب گردد.

ابزوربر:

در داخل ابزوربر، بخار مبرد توسط محلول لیتیوم برماید جذب می شود و گرمای خود را که در اواپراتور بدست آورده بود، از دست دهد.

پروسه جذب کردن بخار مبرد باعث کاهش فشار ابزوربر می گردد. این فشار پایین تولید شده باعث اجازه دادن به اواپراتور برای پیوستگی جریان مبرد در آن را می دهد. در مجموع در پروسه ابزوربر بخار مبرد گرما از دست می دهد و به شکل مایع محلول با لیتیوم بروماید(جاذب) در می آید. گرمای آزاد شده از کندانس بخار مبرد و جاذب آن در سولوشن(محلول) توسط لوله های مسی که در آنها آب برج خنک کننده جریان دارد، جذب می گردد.

درنتیجه جذب بخار مبرد توسط محلول غلیظ به صورت مداوم سبب رقیق شدن محلول و کاهش قدرت جذب بخار مبرد می شود. محلول رقیق سپس به ژنراتور پمپ می شود تا با استفاده از گرما مبرد آن جدا شده و محلول غلیظ گردد تا دوباره توانایی جذب بخار مبرد در اواپراتور را دارا باشد. بخارهای داغ مبرد تولید شده در ژنراتور به سمت کندانسور می رود و توسط آب برج خنک کننده خنک شده و دوباره به شکل مایع در می آید و درنتیجه گرما توسط برج خنک کننده جذب می گردد. مبرد مایع دوباره به اواپراتور باز می گردد تا تبخیر شده و سیکل تکمیل گردد.

راندمان چیلرهای جذبی

راندمان چیلرهای جذبی با پارامتر ضریب عملکرد(COP) بیان می شود وبیان کننده تاثیر تبرید است.

Cop= گرمای وارده به ژنراتور/ظرفیت سرمایی در اواپراتور

COP را می توان نوعی از راندمان یک ماشین در نظر گرفت. یک سیستم جذبی با COP=1 انرژی حرارتی 12000BTU/HR را مصرف می کند. برای مثال یک چیلر 500 تنی با ضریب عملکرد 0.7 نیاز به 8,571,429 BTU/HR انرژی ورودی دارد.

ظرفیت سرماسازی با واحد تن اندازه گیری می شود. یک تن برابر ظرفیت جداسازی 12000BTU/HR از اواپراتور است.

چیلرهای جذبی را به دو دسته طبقه بندی کرد:

• چیلر جذبی تک اثره Single effect absorption chiller
• چیلر جذبی دو اثره Double effect absorption chiller

چیلرهای جذبی تک اثره

این چیلرها شامل یک ژنراتور، کندانسور، اواپراتور، ابزوربر، مبدل حرارتی و پمپ هایی که حداقل 2 تا هستند، می باشند. شکل زیر طرح چیلر جذبی تک اثره را نشان می دهد.

سیکل کلی یک چیلر جذبی تک اثره

تا حالا در مورد کارکرد اجزای اساسی یک چیلر جذبی صحبت کردیم و می دانیم اواپراتور و ابزوربر در قسمت پایین و در یک محفظه قرار دارند و این امر به بخار مبرد تولید شده در اواپراتور اجازه حرکت به ابزوربر و جذب شدن را می دهد. همچنین کندانسور و ژنراتور نیز در یک محفظه قرار دارند.

چیلری را که در مورد آن صحبت کردیم را می توانیم در خیلی از قسمت ها اصلاح کنیم تا انرژی گرمایی کمتری مصرف گردد. برای مثال با قرار دادن یک مبدل حرارتی(heat exchanger) در سر راه لیتیومی که از ژنراتور به ابزوربر حرکت می کند و لیتیومی که از ابزوربر به ژنراتور حرکت می کند و تبادل این دو محلول غلیظ و رقیق در یک مبدل و انتقال دما از محلول غلیظ خروجی از ژنراتور به محلول رقیق خروجی از ابزوربر، از دست رفتن انرژی را کاهش داد.

این اصلاحات را نیز می توان در مدار خنک کننده ابزوربر و کندانسور انجام داد، بدین صورت که به جای جدا فرستادن آب برج خنک کننده به ابزوربر و کندانسور، ابتدا آب برج به ابزوربر و سپس از طریق یک لوله به کندانسور هدایت گردد.

یک چیلر بخار، از فشار بخار پایین(20psi و یا کمتر)  و یا آب گرم 185°F ~ 200°F استفاده می کند. این چیلرها احتیاج به 18 POUNDS بخار با فشار 9 PSI بعد از شیر کنترل به ازای هر تن تبرید دارند.

چیلر جذبی تک اثره شرکت ترین

چیلر جذبی دو اثره

این چیلر بسیار شبیه به چیلر تک اثره است، به جز این که یک ژنراتور اضافه نیز دارد.

اساس کارکرد چیلر جذبی دو اثره

در چیلر تک اثره بخار جدا شده از لیتیوم را توسط لوله هایی که در آنها آب برج خنک کننده جریان داشت، سرد می کردیم تا مایع شوند حال فرض کنید اگر بتوانیم از انرژی این بخار آب نیز استفاده کنیم، آیا راندمان ما بیشتر نمی شود؟

کارکرد چیلر جذبی دو اثره

قبل از صحبت کردن راجع به کارکرد این نوع چیلر بهتر است تعاریف و مفاهیمی که بیان کننده خواص فیزیکی و شیمیایی محلول لیتیوم بروماید است رابیان کنیم.

• محلول رقیق (Dilute Solution): به محلولی اشاره دارد که مبرد زیادی در آن حل شده و میزان جاذب کم است.
• محلول غلیظ (Concentrated Solution): در محلول غلیظ میزان مبرد کم و جاذب زیاد است.
• محلول بینابینی (Intermediate Solution): محلولی که مخلوط رقیق و غلیظ باشد.

چیلر دو اثره

در ژنراتور دما بالا، بخار دما بالا یا آب داغ در لوله ها جریان دارد و با انتقال دما به محلول بینابینی سبب جدا شدن بخار مبرد از محلول و غلیظ شدن محلول می گردد. محلول غلیظ به ابزوربر باز می گردد.

بخار مبرد داغ تولید شده در ژنراتور دما بالا به ژنراتور دما پایین می رود و در آنجا در لوله های مسی در خارج دیواره های آن محلول لیتیوم رقیق قرار دارد، جریان می یابد و دمای مبرد داغ به لیتیوم منتقل می شود و مبرد بیشتری از محلول رقیق جدا می شود و مبرد به کندانسور رفته و در آنجا کندانس پیدا می کند. از این قسمت تمامی موارد مشابه چیلر تک اثره است.

• سیکل جریان سری: در سیکل جریان سری، محلول رقیق از ابزوربز به ژنراتور دما بالا پمپ می شود. و در نتیجه جوشیدن محلول در ژنراتور دما بالا، محلول بینابینی تشکیل می شود. و به ژنراتور دما پایین می رود و غلیظ می گردد. که این عمل به وسیله مبرد داغ تولیدی در ژنراتور دما بالا صورت می گیرد. که محصول ژنراتور دما بالا است. این روش بسیار ساده است. و نیاز به یک پمپ ژنراتور دارد هر چند در مدل سری نیاز به مبدلی بسیار بزرگتر است. تا بتواند COP شبیه به سیکل های دیگر داشته باشد.
• سیکل جریان موازی: در سیکل جریان موازی، محلول رقیق بین ژنراتورهای دما بالا و پایین تقسیم می شود. و در ژنراتورها محلول رقیق شده و دوباره با یکدیگر مخلوط می گردد و به ابزوربر باز می گردد. در سیکل موازی نیز می توان تنها یک پمپ ژنراتور داشت البته در صورتی که از وسیله کنترل جریان محلول به ژنراتور دما پایین استفاده کنیم.

برای کارکردهای متفاوت در بارهای مختلف نیاز به پمپ های جدا برای هر دو ژنراتور است.

راندمان چیلر دو اثره وابسته به شرایط کارکرد و مقدار سطح تماس مبدل حرارتی و موثر بودن سیستم پرچ گازها و جنس موادی که از آن ساخته شده و سیستم کنترل و تکنیک های سازنده آن است.

مقایسه چیلر تک اثره و دو اثره

راندمان

• چیلرهای تک اثره معمولا دارای COP بین 0.6 الی 0.75 هستند.
• چیلرهای دو اثره معمولا دارای COP بین 1.0 الی 1.2 هستند.

راحتی استفاده

• چیلرهای تک اثره معمولا نیاز به 18 پوند بخار با فشار 15 پوند بر اینچ مربع(PSI) برای 1 تن تبرید بر ساعت هستند.
• چیلرهای دو اثره 40% راندمان بیشتری دارند اما احتیاج به انرژی گرمایی بیشتری دارند و به 10 پوند بخا با فشار 100~150 PSI برای هر تن تبرید بر ساعت دارند.
• چیلرهای دو اثره در مدل های شعله مستقیم نیاز به 0.35 مترمکعب گاز طبیعی در هر ساعت به ازای هر تن تبرید دارند و چیلرهای تک اثره امکان شعله مستقیم بودن ندارند.

دماهای کارکرد

• در چیلرهای تک اثره، دمای بهینه ژنراتور تقزیبا برابر 200°F است. و بخار فشار پایین (15 TO 20 PSI) به عنوان منبع گرمایی مورد نیاز است. آب گرم (180°F ویا بالاتر ) نیز می توان استفاده کرد.
• در چیلرهای دو اثره، دمای مورد نیاز در ژنراتور دما پایین در حدود 370°F است. و بنابراین می توان از گاز خروجی دیزل ژنراتورها و یا توربین های گازی که دمایی در حدود 550°F دارند نیز به عنوان منبع گرمایی استفاده کرد.

در کل هر مقدار اثر(STAGE) یک چیلر بالا رود، نیاز به انرژی گرمایی با دمای بالا تر در ژنراتور اولیه افزایش می یابد.

کاربردها

• توانایی چیلرهای تک اثره در استفاده از انرژی های حرارتی پایین سبب جذابیت استفاده از آنها در موارد بازیافت انرژی حرارتی پروسه های تولیدی شده است. بخار با فشار پایین 12 ~ 40 psi را با رنج دمایی پایین تر از 162°F می توان مورد استفاده قرار داد اما راندمان با کاهش دمای منبع گرمایی کاهش می یابد.
• چیلرهای دو اثره توانایی کارکرد با شعله مستقیم گاز و یا گازوییل را دارا هستند. بر طبق استاندارد ARI چیلرهای شعله مستقیم نیاز به انرژی گرمایی 10,000 ~ 12,000 btu/hr به ازای هر تن تبرید را دارند.

هزینه

هزینه تمام شده دو اثره بالا تر از تک اثره می باشد زیرا تجهیزات بسیار فشرده تر و مقاومت آنها در برابر خوردگی بالاتر است. سطح تماس مبدل حرارتی بالاتر است و نیاز به مکانیزم کنترلی پیچیده دارند.

برای راه اندازی یک چیلر به چه چیزهایی نیاز دارید؟

• منبع گرمایی Heat Source
• مبرد و جاذب که با یکدیگر کار کنند Refrigerant-Absorbent Working Pair
• آب خنک کننده(برج خنک کننده) Cooling Water

منبع گرمایی

چیلرهای جذبی را می توان با استفاده از انرژی حرارتی مورد استفاده نیز طبقه بندی کرد. چگونه ژنراتور گرم می شود و تک و یا چند اثره بودن ژنراتور.

سیستم های شعله غیر مستقیم

چیلرهای شعله غیر مستقیم از بخار،آب گرم و یا داغ و یا محصولات پسماند انرژی دار فرایندهای دیگر تولیدی، استفاده می کنند.

مخلوط دو انرژی

در این گونه از سیستم ها از دو منبع انرژی جهت کارکرد چیلر استفاده می شود. که در کارخانه ها و نیروگاهها بسیار مورد استفاده می تواند قرار گیرد.

مثال:

یک کارخانه نیاز به 1000KW انرژی الکتریکی و 500 تن تبرید دارد. سناریوی زیر را در نظر بگیرید:

با نصب یک چیلر 500 تنی با ضریب عملکرد 0.65 نیاز به325 KW انرژی الکتریکی برای 500 تن تبرید هست.بنابراین 1,325KW انرژی الکتریکی برای این کارخانه مورد نیاز است. اگر توربین گاز دارای راندمان 30% باشد، می توان انرژی راه اندازی را از توربین دریافت کرد.

سیستم چند توربین با هم

این روش می تواند تمام یا بخشی از انرژی مورد نیاز یک بخش را تامین کند و انرژی خروجی اگزاست فن را بازیافت کند تا بتواند هم برای گرمایش و هم سرمایش مورد استفاده قرار گیرد. اگر انرژی بیشتر مورد نیاز باشد، می توان از یک سیکل ترکیبی استفاده کرد که مجموع توربین گازی و توربین بخار است. بخار توسط گازهای خروجی توربین تولید می گردد.

سیکل ترکیبی توربین گازی

در سالهای گذشته توربین های گازی که توانایی کارکرد با گاز طبیعی را داشتند، توسعه زیادی یافتند. توسعه سریع باعث کاهش هزینه های نصب و آسیب کمتر به محیط زیست بوده است و راندمان آنها نیز بالاتر رفته و امکان بازیافت انرژی با دمای بالاتر نیز افزایش یافته است. اگر انرژی بازیافتی کمتر از نیاز باشد، می توان با استفاده از گاز انرژی اضافی را تامین کرد.

چیلرهای شعله مستقیم دو اثره

چیلرهای شعله مستقیم با استفاده از محفظه احتراق سوخت های فسیلی گرم می شوند و می توان از گاز و یا گازوییل برای این کار استفاده کرد.COP این چیلرها بین 0.9 ~ 1.1 است(که وابسته به ارزش انرژی حرارتی ورودی به آنها می باشد).

ساختار کارکرد چیلرهای شعله مستقیم نیز همانند چیلرهای دیگر است. با این تفاوت که انرژی گرمایی از طریق سوختن سوخت در محفظه احتراق تامین میشود و در چیلرهای شعله مستقیم مشاهده می شود که بعضی از آنها دارای قابلیت تولید گرما و سرما بر اساس نیاز می باشند.

چیلر جذبی دو اثره شعله مستقیم

در چیلرهای شعله مستقیم، تا زمانی که انرژی گرمایی بالا باشد، باعث می شود راندمان بالاتری نیز به دست آید حتی تا 12,000 btu سوخت برای هر تن تبرید خروجی نیز مصرف شود. در مورد این چیلرها اطمینان از انرژی حرارتی سوخت مهم است. مثلا گاز طبیعی 900 btu/cu.ft انرژی حرارتی دارد.

امتیاز چیلرهای شعله مستقیم

• به دلیل عدم نیاز به دیگ، هزینه و فضای اشغالی کاهش می یابد.
• چیلرهای شعله مستقیم اجازه کاهش دخالت اپراتور را می دهند.

معایب چیلرهای شعله مستقیم

• نیاز به دودکش جهت ونت گازهای احتراق
• هزینه اولیه چیلرهای شعله مستقیم بالاتر از چیلرهای بخار است.

لیتیوم بروماید Lithium Bromide (LiBr)

ویژگیها:

1. لیتیوم بروماید یک نمک جاذب رطوبت است و قابلیت جذب رطوبت بالایی دارد. یون مثبت لیتیوم Li+)) در محلول لیتیوم بروماید و همینطور در ملکول آب تمایل زیادی به واکنش پذیری دارد.
2. برای کارکرد چیلرهای جذبی نیاز به یک پمپ وکیوم ویا یک سیستم پرچ است. به دلیل واکنش پذیری بالای لیتیوم و کارکرد در دماهای بالا، تولید بعضی از گازها در چیلر جذبی اتفاق می افتد که سبب کاهش وکیوم چیلر می شود( راجع به این مطلب در قسمت سیستم های پرچ به صورت مفصل صحبت شده است).
3. تا زمانی که از آب به عنوان مبرد برای چیلرهای جذبی لیتیوم بروماید استفاده می شود، حداقل دمای ممکن که چیلر به آن می تواند دست پیدا کند در حدود 44°F(6°c) است و امتیاز چیلرهای جذبی استفاده در تناژهای بالا برای سیستم های تهویه بزرگ است.
4. امتیاز آب و لیتیوم بروماید پایداری و ایمنی و نسبت بالای بخار شدن آب آن است.

ساختارها:

1. در غلظت های بالا، محلول سولوشن تمایل به کریستالیزه شدن دارد.
2. محلول لیتیوم بروماید برای بعضی از فلزات خورنده می باشد و برای جلوگیری از این امر به محلول ماده ای که از خوردگی جلوگیری می کند اضافه می کنند(inhibitor) و همچنین اینهبیتور انتقال دما را بهبود می بخشد.

خوردگی ناشی از کارکرد چیلر بدون اینهبیتور

آب خنک کننده(COOLING WATER)

به آب خنک کننده به این جهت نیاز داریم که دمای محلول سولوشن در هنگام جذب مبرد بخار در ابزوربر افزایش می یابد و همچنین جهت میعان کردن بخار مبرد در کندانسور که بایستی مایع شود. گرمای گرفته شده توسط آب در برج خنک کننده دفع می گردد.

چیلرهای جذبی نیاز به برجهای خنک کننده بزرگ با ظرفیت بالا دارند و نسبت به چیلرهای تراکمی آب برج بیشتری در آنها جریان دارد. یک چیلر جذبی که 12,000 Btu/hr ( 1 تن تبرید) ظرفیت داشته باشد نیاز به 18,000Btu/hr انرژی گرمایی دارد. این بدان معناست که انرژی دفع شده در برج خنک کننده بایستی 30,000 Btu/hr به ازای هر تن تبرید باشد. با 15°F(8°C) از دست دادن دما در برج خنک کننده، برای انتقال دما به برج خنک کننده نیاز به 4 gpm آب در گردش برای برج خنک کننده به ازای هر تن تبرید داریم. در مقایسه با چیلرهای تراکمی که این مقدار تقریبا برابر 15,000 Btu/hr به ازای هر تن است و نیاز به 3 gpm آب در گردش برای برج خنک کننده به ازای هر تن تبرید دارند.( با افت دمای 10°F برای آب برج خنک کننده)

آب برج خنک کننده از ابزوربر وکندانسور عبور می کند و هر گونه عدم کارکرد مناسب سبب کاهش ضریب عملکرد چیلر می شود.

1. دمای آب برج پایین(مناسب): قدرت جذب لیتیوم بروماید در دماهای پایین برج خنک کننده افزایش می یابد. زمانی که دمای آب برج خنک کننده در کندانسور پایین باشد باعث می شود دمای میعان(کندانس) مبرد کاهش یابد و بنابراین فشار کندانسور پایین می آید و دمای جوشش لیتیوم بروماید در ژنراتور نیز کاهش می یابد و با کاهش فشار کندانسور، مقدار گرمازایی منبع گرمایی کاهش می یابد و این بدان معناست که از هدر رفت انرژی جلوگیری می شود.
2. دمای آب برج خنک کننده خیلی پایین: دمای خیلی پایین برج مورد قبول نمی باشد زیرا محلول غلیظ لیتیوم بروماید در دمای مشخص پایینی شروع به کریستالیزه شدن می کند. برای مثال، محلول غلیظ 65% در دمای پایین تر از 42°C(108°F) شروع به کریستالیزه شدن می کند و در غلظت 60% در دمای پایین تر از 17°C(59°F) شروع به کریستالیزه شدن می کند. در غلظت 55% این مقدار 15°C(59°F) است و وقتی محلول کریستالیزه شود دیگر قابلیت جریان پیدا کردن خود را از دست می دهد و به شکل جامد درمی آید. در مجموع با وقوع این اتفاق بایستی کریستال را کاملا برطرف کرد.
3. دمای برج خنک کننده بسیار بالاست: بعضی مشکلات در این حالت بروز می کند. با افزایش دمای آب برج، قدرت جذب لیتیوم بروماید کاهش می یابد. این اتفاق از تبخیر بیشتر در اواپراتور جلوگیری می کند و هزینه انرژی را افزایش می دهد. برای جلوگیری از این اتفاق بایستی دمای آب برج به درستی تنظیم شود.

برای کسب اطلاعات بیشتر با مشاورین شرکت تماس بگیرید.