تیلار صنعت| چیلر جذبی

خرداد

11471

برای سیستم سرمایش موتورخانه معمولا از چیلر استفاده می‌شود. چیلر مانند یک یخچال عمل می‌کند و سیکل آن مانند یک سیکل تبرید عمل می‌کند. چیلر انواع مختلفی دارد. در اینجا به انواع چیلر و طراحی‌های آن اشاره شده است.

چیلر جذبی

در بسیاری از منابع تاسیساتی، چیلر جذبی بر اساس منبع گرمایی عملیات تغلیظ و احیاء به دو دسته کلی شعله مستقیم و شعله غیر مستقیم طبقه بندی شده است، اما اگر بخوهیم جزییات بیشتری را برای چیلر جذبی در نظر بگیریم، می‌توانیم چیلر جذبی را از نظر نوع ماده مبرد، جاذب، و همینطور چرخه تغلیط و ماده جاذب و مراحل سردسازی در گروه‌های متعددی دسته بندی نمود.

سیستم‌های سرمایش جذبی از نظر ماده مبرد و جاذب در 3 گروه عمده زیر قرار می‌گیرند:

سیستم سرمایش جذبی با مبرد آب و ماده جاذب لیتیم بروماید
سیستم سرمایش جذبی با مبرد آمونیاک و ماده جاذب آب
سیستم سرمایش جذبی با مبرد آب و جاذب جامد (سیلیکاژل)

همچنین سیستم‌های سرمایش جذبی را از نظر چرخه تغلیظ ماده جاذب و مراحل سردسازی می‌توان در گروه‌های زیر قرار داد:

سیتسم سرمایش جذبی تک اثره لیتیم بروماید-آب
سیستم سرمایش جذبی دو اثره لیتیم بروماید-آب
سیستم سرمایش جذبی سه اثره لیتیم بروماید- آب
سیستم سرمایش جذبی یک مرحله‌ای آب- آمونیاک
سیستم سرمایش جذبی چند مرحله‌ای آب- آمونیاک

از نظر منبع گرمایی عملیات تغلیظ و احیاء فارغ از دو گروه‌بندی عمده شعله مستقیم و غیر مستقیم، می‌توان سیستم‌های سرمایش را به سه دسته ذیل تقسیم نمود:

سیستم سرمایش جذبی با ژنراتور آب داغ
سیستم سرمایش جذبی با ژنراتور آب گرم
سیستم سرمایش جذبی شعله مستقیم

اجزای چیلر

شکل و اجزای چیلر بر پایه چهار قسمت اصلی اواپراتور، ابزوربر، ژنراتور و کندانسور ساخته می‌شود. هر کدام از این اجزا در واقع نوعی مبدل پوسته و لوله هستند (مبدل‌های پوسته و لوله در قسمت مبدل حرارتی همین سایت توضیح داده شده اند) بنابراین این مبدل‌ها بسیار شبیه هم هستند و نوع قرارگیری آنها در فرآیند چیلر و وظیفه هر کدام و سیال فرآیندی آنها نقش این مبدل‌ها را تعریف می‌کند. این مبدل‌ها از بدنه‌های فولادی و یا استیل و لوله‌های اغلب مسی ( و در بعضی موارد فولادی) تشکیل شده است. مطابق مشخصات چیلرهای جذبی ساخت یورک، لوله‌های مسی اواپراتور و ابزروبر در پوسته مشبک به قطر خارجی 4/3 اینچ (19.1 میلیمتر) با صخامت دیواره 0.035 اینچ تا 1 اینچ (19.1 تا 25.4 میلیمتر) با صخامت دیواره 0.028 اینچ (0.71 میلیمتر) در نظر گفته می‌شود. برای لوله‌های ژنراتور نیز از آلیاژ مس و نیکل با قطر خارجی 4/3 اینچ با ضخامت دیواره 0.035 اینچ (0.89 میلیمتر) استفاده می‌شود. در چیلر‌های شعله مستقیم ضخامت دیواره ژنراتور اصلی 3.5 میلیمتر (0.138 اینچ) در نظر گرفته می‌شود.

لوله‌های مسی بخش ژنراتور در بسیاری از مدل‌ها بر خلاف سه قسمت دیگر به صورت مستقیم در پوسته قرار نمی‌گیرند بلکه به صورت U شکل هستند.

افزایش و کاهش سطح تبادل حرارت که می‌تواند منجر به تغییر ظرفیت چیلر شود با افزایش یا کاهش طول لوله‌ها و تعداد آنها صورت می‌گیرد. از طرف دیگر برای افزایش سطح تبادل حرارت، بر روی لوله‌ها شیارهایی ایجاد می‌کنند که در سرتاسر طول لوله ادامه یافته و به آن ظاهری فنری گونه می‌دهد.

از آنجا که برای پوسته صفخات مشبک و نگهدارنده‌ها از فولاد کربنی استافده می‌شود و در عین حال لوله‌ها نیز از جنس مس یا آلیاژ مس-نیکل (کاپرنیکل) در نظر گرفته می‌شود، احتمال بروز پدیده خوردگی گالوانیک وجود خواهد داشت. از اینرو برخی تولیدکنندگا برای جلوگیری از این پدیده و یا برای به تعویق انداخت تبعات مخرب آن در محل اتصال لوله‌های مسی به صفخات مشبکل نگهدارنده از بوشن‌های مسی استفاده می‌کنند. صفحات مشبک نگهدارنده، از بوشن‌های مسی استفاده می‌کنند. از دیگر اجزای مهم چیلرهای جذبی مبدل حرارتی است که امکان تبادل حرارت بین محلول رقیق خروجی از ابزوربر و محلول غلیظ خروجی از ژنراتور را فراهم می‌آورد. تبادل حرارت بین دو محلول رقیق و غلیظ موجب افزایش بازده سیستم می‌شود. زیرا پیش گرم نمودن محلول رقیق ورودی به ژنراتور موجب کاهش بار گرمایی در این محفظه شده و از سوی دیگر پیش سر کاهش براگرمایی در این قسمت شده و از سوی دیگر پیش سرد کاهش بار برج خنک کننده می‌شود.

پمپ‌های مبرد و محلول از جمله اجزای دیگر چیلرهای جذبی محسبو می‌شوند که تنها قطعات مکانیکی مصرف‌کننده برق در چیلرهای جذبی محسوب می‌شوند. پمپ مبرد، آب را از تشتک اواپراتور مکیده و آن را از طریق افشانک‌ها یا نازل‌های تعبیه شده در فضای اواپراتور به روی کویل حاوی آب سرد شونده می‌رید و پمپ محلول نقش انتقال محللو رقیق از ابزوربر به ژنراتور را برعهده دارد. در برخی چیلرهای جذبی چرظرفیت از چمچ سومی، تحت عنوان پمپ ابزروبر نیز استفاده می‌شود. این پمپ، محلول رقیق را از تشتک ابزوربر مکیده و آن را از طریق افشانک‌های تعبیه شده در فضای ابزوربر بر روی کویل آب برج خنک کننده می‌ریزد.

سیستم جمع‌آوری گازهای غیرقابل تقطیر و پمپ خلائ و همینطور لوله سرریز ضد کریستال، شیرهای سرویس و تجهیزات کنترل از دیگر اجزای مهم چیلرهای جذبی محسوب می‌شوند.

شرایط استاندارد

شرایط استاندارد برای دمای آب خروجی از اواپراتور مطابق ARI560 برای انواع چیلرهای یک اثره ، دواثره و شعله مستقیم 6.7 درجه سانتی‌گراد (44 درجه فارنهایت) است.

در شرایط استاندارد برای دبی آب سرد جاری در کویل اواپراتور که تجهیزات تبادل حرارت ساختمان را تغذیه می‌کند بر اساس ARI560 برای انواع چیلرهای یک اثر، دواثره و شعله مستقیم 2.4 گالن بر دقیقه به ازای هر تن تبرید (0.043 لیتر بر ثانیه به ازای هر کیلووات) است.

دمای آب برج خنک‌کننده ورودی به ابزروبر براساس مقرارت ARI560 برای انواع چیلرهای یک اثره، دو اثره و شعله مستقیم در بار کامل 29.4 درجه سلسیوس ( 85 درجه فارنهایت) و برای بارهای جزیی 75%، 77.5 درجه فارنهایت یا 25.3 درجه سلسیوس و برای بارهای حرارتی جزیی 50 و 25 درصد، 21.1 درجه سلسیوس (70 درجه فارنهایت) باید در نظر گرفته شود.

شرایط استاندارد برای دبی آب برجه خنک‌کننده ابزوربر و کندانسور بر اساس مقرارت ARI560 برای چیلرهای یک اثر 3.6 گالن بر دقیقه به ازای هر تن تبرید(0.065 لیتر بر ثانیه به ازای هر کیلووات) و برای چیلرهای دو اثره و شعله مستقیم 4 گالن بر دقیقه به ازای هر تن تبرید (0.072 لیتر بر ثانیه به ازای هر کیلووات) است. این مقدار در استانداردهای ARI بر ایه اختلاف دمای 9درجه سلسیوس (17 درجه فارنهایت) برای چیلر یک اثره و 7 درجه سلسیوس (12 درجه فارنهایت) برای چیلرهای دو اثره و شعله مستقیم تعیین شده است. مطابق ARI560، فشار بخار ورودی به ژنراتور چیلرهای یک اثره psig15 (kpa103) با psig2 (kpa14) افزایش و کاهش بر اساس همین مقررات، فشار ورودی بخار به چیلرهای جذبی دواثره psig125 (kpa861) با psi15 (kpa103) کاهش و افزایش تعیین شده است. دمای آب گرم یا آب داغ ورودی به ژنراتورهای چیلرهای یک اثره مطابق ARI560 بین 82 تا 204 درجه سلسیوس (180 تا 400 درجه فارنهایت) تعیین شده است.

مصرف بخار برای چیلرهای یک اثره با فشار 9 تا 12 پوند بر اینج مربع بین 18.3 تا 18.7 پوند بر ساعت به ازای هر تن تبرید و برای چیلرهای دو اثره با فشار psig115 بین 9.7 تا 10 پوند در ساعت به ازای هر تن تبرید است.

دبی آب گرم ژنراتور چیلر جذبی با دمای 270 درجه فارنهایت و اختلاف دمای 40 درجه فارنهایت به ازای هر تن تبرید ظرفیت چیلر، 0.95 گالن بر دقیقه در نظر گرفته می‌شود.

دبی آب سر چیلر از طریق رابطه زیر قابل محاسبه است:

D_cw=(TON*24)/dt

که در این رابطه D_cw دبی آب سرد بر حسب گالن بر دقیقه (gpm)، TON مقدار تن تبرید معادل 12000 بی تی یو بر ساعت (Btu/hr) و dt اختلاف دما بر حسب فارنهایت که معمولا 10 درجه در نظر گرفته می‌شود.

مقررات و توصیه‌ها

دمای محل نصب چیلرهای جذبی نباید از 104 درجه فارنهایت (40درجه سلسیوس) تجاوز کند و در عین حال دمای محیط نباید کمتر از 35 درجه فارنهایت یا 1.17 درجه سلسیوس باشد.
اطراف محل نصب چیلرها باید بین 46 تا 60 اینچ (حدودا 1.15 تا 1.5 متر) برای سرویس و انجام تعمیرات باز باشد. مواد قابل اشتعال نیز باید از بالا، 20 اینچ (0.5 متر) از دستگاه و 40 اینچ ( حدودا یک متر) از ژنراتور فاصله داشته باشند. فضای گشت یا جلوی چیلر تقریبا به اندازه طول آن باید کاملا باز باشد تا امکان تعویض لوله‌های مسی وجود داشته باشد. در سمت مخالف نیز باید 60 اینچ (تقریبا 1.5 متر) فضای آزاد در نظر گرفته شود.
به طور کلی ابعاد فونداسیون باید از هر طرف حداقل 4 اینچ (حدودا 10 سانتیمتر) بزرگتر از سطح زیرین چیلر باشد. ارتفاع فونداسیون 4 تا 6 اینج (10 الی 15 سانتیمتر) از کف تمام شده برای چیلرها کافی است.
برای چیلرهای ذبی بهتر است از تله بخار شناوری حرارتی استفاده شود.
در نصب و راه‌اندازی چیلرهای جذبی باید نکاتی که در ادامه می‌آید کاملا مورد توجه قرار گیرد. اجرای صحیح کلیه لوله‌کشی‌ها و آزمایش آنها، توجه به جهت گردش حصحیح پمپ‌های برج و سیستم، نصب صحیح کلیه تجهیزات نشانگر، نصب صحیح کلیه کنترل‌کننده‌ها و آزمایش آنها، استقرار صحیح کلیه حسگرها، عایقکاری مناسب، پرکردنو آزمایش نشتی شبکه انتقال و توزیع، هواگیری شبکه انتقال و توزیع،، تامین آب جبرانی سختی‌گیری شده برای منتابع انبساط و برج خنک‌کننده، بررسی دودکش و حصول اطمینان از کارکرد صحیح مشعل در چیلرهای شعله مستقیم، تعیین مقدار صحیح ماده مبرد و جاذب جهت شارژ کردن و توجه کامل به توصیه‌های شرکت سازنده در مورد چگونگی حمل، نصب و راه‌اندازی
برای جلوگیری از اسیدی شدن لیتیم بروماید و خوردگی باید از بازدارنده‌ها یا خنثی کننده‌هایی مانند لیتیم کرومات به مقدار کم ( به ازای هر 480 لیتر محلول 54%، نیم لیتر) استفاده نمود.
به منظور افزایش بازده باید از الکل اکتیل به ازای هر 480 لیتر (120 گالن) محلول به مقدار 2 لیتر (نیم گالن) استفاده کرد.

چیلر تراکمی

انواع

چیلر های تراکمی بر اساس نوع کمپرسور در گروه های مختلفی همچون چیلر های تراکمی با کمپرسور دوار، با کمپرسور حلزونی و با کمپرسور اسکرول طبقه بندی می شوند. از نظر کندانسور و اواپراتور نیز می توان چیلر های تراکمی را در دو گروه عمده اب همک و هوا خنک طبقه بندی نمود.

اجزاء

مهم ترین اجزای تشکیل دهنده چیلر های تراکمی، کمپرسور،کندانسور و اواپراتور هستند. کمپرسور ها از نظر ارتباط الکتورموتور یا محرک ممکن است از نوع کاملا بسته، نیم بسته یا باز باشند.

در کمپرسور های بسته، الکترو موتور و کمپرسور در یک پوسته کاملا اب بند جوشکاری شده قریر می گیرند و دسترسی به الکترو موتور یا کمپرسور بودن شکافتن پوسته امکان پذیر نیست، اما در کمپرسور های نیم بسته علیرغم این که الکتروموتور و کمپرسور در یک پوسته قرار گرفته اند امکان دسترسی به بخشی از قطعات وجود دارد. بنابراین بخشی از پوسته در ناحیه سر سیلندر و همین طور پمپ روغن دارای صفحات پیچ و مهره ای است که در صورت نیاز می توان با باز نمودن انها به قسمت هایی از قطعات دسترسی داشت.

در کمپرسور های باز،الکتروموتور و ممپرسور کاملا از هم جدا بوده و اتصال انها به یکدیگر به کمک کوپلینگ برقرار می شود.

کمپرسور های رفت وآمدی یا سیلندر – پیستونی ساختار و عملکردی مشابه موتورهای احتراق داخلی دارند با این تفاوت که فاقد سیستم جرقه و سوخت رسانی هستند، بلکه حرکت پیستون توسط یک الکترو موتور یا محرک مکانیکی تامین می شود. پیستون با گردش میل لنگ موجب فشردگی گاز در داخل سیلندر می شود. سوپاپ های مکش و دهش که از ورقه های نازکی تشکیل شده اند معابر ورود و خروج گاز مبرد هستند. در اغلب مدل ها می توان با کنترل سوپاپ ها و برقراری ارتباط بین انها ،سیلندر را بدون بار نمود. کمپرسور های رفت و امدی در دو نوع عمودی و افقی مورد استفاده قرار می گیرند. در کمپرسور های عمودی که اغلب برای سیستم های کوچک و کم ظرفیت به کار گرفته می شوند،در اثر گردش یک دور می لنگ ، تنها یک بار عمل تراکم انجام می شود و حال ان که در کمپرسور های افقی در مقابل گردش یک دور میل لنگ ، دو بار عمل تراکم انجام می شود.

کمپرسور های دوار تیغه ای دارای دو نوع تیغه ثابت و تیغه گردان هستند. در نوع تیغه ثابت، تیغه ای در محل مشخص و ثابتی در بدنه سیلندر جاسازی شده است که در محل ثابت خود حرکتی رفت و امدی دارد و عمال عقب و جلو رفتن تیغه، استوانه گردانی است که نسبت به سیلندر غیر هم مرکز است.در واقع تیغه، عمل جدایی سوپاپ مگش و دهش است.

در این گونه کمپرسور، استوانه گردان با دوران جروگونه در سیلندر گاز را متراکم می کند. زمانی که استوانه گردان تیغه ثابت را به داخل می راند. هنگامی است که سوپاپ مکش باز شده و سوپاپ دش بسته است.

ددر نوع تیغه متحرک یبا تیغه گردان، چهار تیغه فولادی که با قواصل مساوی حول یک محور جاسازی شده اند به طور خارج از مرکز در داخل سیلندر دوران می کنند.

این تیغه ها ضمن قابلیت حرکت دورانی نوانایی حرکت رفت و امدی در شکاف یا محل قرار گیری خود را نیز دارند. از انجا که محور گرداننده نسبت به سیلندر غیر هم مرکز است با گردش محور ، تیغه ها ضمن حرکت دورانی در تماس با بدنه سیلندر در شکاف خود عقب و جلو نیز می روند.

جابه جا شدن تیغه ها در شکاف های مخصوص خود به هنگام گردش محور موجب عمل جاروگونه ای در داخل سیلندر می شود و امکان مکش گاز از یک سوگاگ و رانش ان از سوپاپ دیگر را فراهم می اورند.

کمپرسور های گریز از مرکز را می توان نوعی کمپرسور دوار اما با عملکردی مشابه پمپ های گریز از مرکز محسوب نمود. در این گونه کمپرسور که استفاده از ان برای چیلر هایی با ظرفیت زیاد بسیار رایج است،یک پروانه دوار از سویی گاز را به داخل محفظه کشانده و از سوی دیگر ان را با فشار به سمت کندانسور می راند.

در کمپرسور های حلزونی یا پیچی عمل مکش و دهش توسط دو مارپیچ حلزونی درگیر با هم صورت می گیرد. در این گونه کمپرسور گاز در بین فضای دو مارپیچ متراکم شده و با فشار از سوپاپ دهش خارج می شود.این گونه کمپرسور ها نیز برای استفاده در ظرفیت های بالا مناسب هستند.

کمپرسور های اسکرول یا نواری از جمله کمپرسور هایی است که امروزه در واحد های کم ظرفیت تبرید تراکمی رواج بسیاری یافته اند.

این گونه کمپرسور دارای دو نوار به هم پیچیده فنر گونه متداخل است که با دوران و جمع و باز شدن مکرر و متناوب عمل تراکم را انجام می دهند.