سبد مقایسه (0)

مقایسه

تاریخچه چیلر و نحوه کار انواع آن

مقدمه تاریخچه چیلر
 

مقدمه

تحولات به وقوع پیوسته در صنعت وشیوه های جدید استفاده از منابع نیرو همچنین رشد اقتصادی روز افزون ، موجب خواهد شد که در طی 20 سال آینده تحولاتی اساسی در زمینه صنعت تبرید در سراسر دنیا رخ دهدسازمان انرژی ایالات متحده پیش بینی کرده است در آمریکا بیش از 300 گیگا وات ظرفیت تولید انرژی برای تامین تقاضای روز افزون انرژی الکتریکی و همچنین جبران انرژی مربوط به نیروگاه هایی که از رده خارج می شوند، مورد نیاز است .در ماه مارس سال1999 این سازمان و صنایع مرتبط مفهوم گرمایش ، سرمایش و تامین نیرو برای ساختمان ها را مطرح کردند که آغازی برای توسعه تکنولوژی سیستمهای تهویه مطبوع یکپارچه ، گرمایش با آب گرم خانگی و تامین انرژی الکتریکی بود.
سرمایش جذبی یکی از فناوری های کلیدی در زمینه سرمایش ، گرمایش و تامین نیرو برای ساختمان ها می باشد چرا که این سیستم امکانات قابل توجهی را برای تبدیل گرمای هدر رفته به سرمایش در اختیار میگذارد . سرمایشی که از این طریق بدست می آید را می توان به منظور نگهداری و ارتقای کارایی توربین های گازی و ژنراتورهای الکتریکی مورد استفاده قرار داد. در ساختمانهای تجاری و موسسات مختلف که در آنها از سیستم چیلرهای جذبی استفاده می شود، طرح سرمایش، گرمایش و تامین نیرو برای ساختمانها هر محصول مفاهیم زیر استوار است :توسعه چیلرهای شعله مستقیم : تاسیسات حرارتی پیشرفته که نسبت به سیستمهای شعله مستقیم جدید با تکنولوژی جذبی دو اثره برتری دارند .
توسعه تکنولوژی لیتیوم بروماید / آب: مانند نسل طراحی جدید این سیستم ، سیستمهای یک اثره جذبی ( بازیافت حرارت) ، میکروتوربین ها و سیستم های جذبی هم سوز، و چیلرهای هوا خنک لیتیوم بروماید / آب ارزیابی: منافع بالقوه حاصل از موتورهای درون سوز، توربین های گازی ، میکروتوربینها وسلولهای سوختنی . شناسایی : مراکز فعلی تولید نیرو که میتوانند از یکپارچه سازی توسط چیلرهای جذبی ( مانند استفاده از سرمایش برای ورودی توربین های گازی ) منتفع گردند.

 

تاریخچه چیلرهای جذبی

تا پیش از قرن نوزدهم میلادی تبرید تنها به حمل ونقل یخ از مناطق سردسیر به مناطق گرمسیر و نگهداری آن در محفظه های مخصوص و یا زیر زمین و همچنین ساخت یخ در زیر زمین ونیز نگهداری برف فشرده در مكانهای مخصوص برای استفاده در فصول گرم سال محدود بود.درسال 1834 اولین ماشین تبرید دستی در انگلستان تحولی در صنعت تبرید به وجود آورد،قبل از آن میشل فاراده در سال 1824 یك سلسله آزمایشات برای تبدیل بعضی گازهای پایدار به مایع انجام داد كه مبنای كار ماشینهای جذبی قرار گرفت اگرچه فاراده درزمان خودش نتوانست از این آزمایشات برای تولید برودت بهره بگیرد ولی مقدمه ای شد برای آیندگان.
در سال 1851 یك مخترع آمریكایی یك ماشین یخ ساز با مبرد هوا ساخت و در سال 1859 سیكل جذبی با استفاده از آمونیاك به عنوان ماده مبرد وآب به عنوان جاذب توسط فردیناندكاره مورد استفاده قرار گرفت این سیستم اولین بار در ایالات متحده آمریكا برای ساخت چیلر های جذبی استفاده شد .سپس در سال 1860 اولین ماشین اترسولفوریك برای ایجاد برودت در صنایع نوشابه سازی در استرالیا ساخته شد بعد ها درسال 1880 اولین كارخانه یخ مصنوعی ساخته شد و این كارخانه اولین قدم در عمومی سازی صنعت تبرید بود.
در سال 1890 تبرید تراكمی و جذبی رواج یافت البته در اوایل پیدایش تبرید تراكمی ،دستگاههای موجود حجیم وگران بودند و راندمان زیادی نداشتند ومی بایست فردی متخصص از آنها نگهداری می نمود به همین دلیل تبرید مكانیكی صرفا به چند كاربرد بزرگ محدود می شد. یكی از دلایل عدم پیشرفت تبرید مكانیكی در دهه های اولیه استفاده از بخار برای چرخاندن كمپرسور بود ،با اختراع و پیشرفت موتوردهای الكتریكی و همچنین تهیه مبرد های بی خطر تولیدات صنایع تبرید و تهویه مطبوع به نقطه اوج خود رسید و دستگاههای هواساز كوچك و یخچالها و فریزرهای خانگی به میزان قابل توجهی تولید گردید و هنوز هم تكامل و پیشرفت ادامه دارد.
اساس كاركرد سیستم های تبرید جذبی در آزمایش میشل فاراده كه در سال 1824 میلادی  صورت گرفت استوار می باشد.در آن زمان دانشمندان عقیده داشتند كه گازهایی مانند آمونیاك تنها به شكل بخار وجوددارند.فاراده آزمایشهایی را به منظور مایع ساختن آمونیاك انجام داد. او می دانست كه بخار آمونیاك می تواند به مقدار زیاد جذب كلرید نقره شود،فاراده كلرید نقره را دردمای بالا در معرض بخار آمونیاك قرار داد.پس از جذب بخار آمونیاك توسط كلرید نقره،فاراده ماده حاصل را درون یك لوله آزمایش به شكل عدد 8 قرار داد سپس انتهای لوله را كه حاوی كلرید نقره بود حرارت و در همان حال انتهای دیگر لوله را در یك ظرف آب سرد قرار داد.
بخار آمونیاك تحت اثرحرارت داده شده از كلرید نقره جدا شده ودر یك طرف دیگر لوله كه درون آب سرد قرار داشت تقطیر شد.پس از این عمل فاراده لوله آزمایش را از ظرف آب و از نزدیكی شعله خارج كرد پس از مدت كوتاهی ،مایع آمونیاك درداخل لوله آزمایش به شدت شروع به جوشیدن كرد.سپس تمامی مایع در مدت كوتاهی تبخیرشده و مجددا جذب كلرید نقره شد.فاراده با لمس كردن لوله آزمایشی كه آمونیاك در آن جوشیده بود متوجه شد كه این لوله به مقدار زیادی سرد شده است.در واقع آمونیاك ضمن تغییر فاز از مایع به بخار گرمای محیط را جذب كرده و سبب ایجاد سرما شده بود درواقع این آزمایش نقطه آغازین پیدایش سیستمهای تبرید جذبی بود.
سیستم تبرید جذبی اولین بار در سال 1860 بوسیله فردیناند كاره فرانسوی اختراع شد بدین ترتیب كه اگر در سیستم تراكمی بخار،بجای كمپرسور یك ژنراتور و یك جذب كننده و یك پمپ قراردهیم نتیجه یك سیستم جذبی ساده خواهد شد(البته در شرایط خاص می توان پمپ را نیز ازسیكل حذف كرد).

 

اصول كار چیلر جذبی

درچیلرهای جذبی مایع مبرد آب است برای آب گرمای نهان تبخیر در 100 درجه سانتیگراد برابر 525 کیلوکالری بر کیلوگرم است . دمای جوش آب را می توان پایین آورد اگر فشاردر سطح آب را پایین بیاوریم ، مثلا اگر فشار مطلق آب 0.5 اتمسفر صنعتی باشد ، دمای جوش 81 درجه سانتیگراد و در یک صدم اتمسفر، آب در 4.5 درجه سانتیگراد می جوشد . بلعکس هر چه فشار بیشتر شود ، درجه حرارت جوش نیز زیادتر می شود، مثلا اگر فشار به3.5 اتمسفر برسد، آب در 147 درجه سانتیگراد می جوشد . در چیلرهای جذبی مایع دیگری نیز به عنوان ابزور بر ( جذب کننده ) برای جذب بخارهای آب وجود دارد که بیشتر ازمحل لیتم برماید برای این منظور استفاده می شود. زیرا این محلول دارای قدرت جذب بخار آب زیاد است و سمی و قابل انفجار نیست و همچنین ایجاد ترکیبات مضر نمی کند.برای درک بهتر کار این نوع چیلرها مراحل مختلف تشریح می شود:
اگر دو ظرف داشته باشیم که در یکی آب و در دیگری محلول لیتم برماید باشد و فرض کنیم که هوا بوسیله پمپ خلاء هوا از این ظروف تخلیه شده باشد ، ظرفی که آب در آن است تبخیرکننده (اواپراتور) و ظرفی که در آن لیتم برماید است ابزوربر می رود و به وسیله محلول لیتم برماید جذب می شود.از طرفی در نتیجه ی تبخیر قسمتی از آب دراواپراتور ، درجه حرارت آب باقی مانده کاهش می یابد برای اینکه از سرمای حاصله دراواپراتور استفاده شود ، یک کویل که در آن جریان دارد.آب وارد کویل می شود و از طرف دیگر خارج می شود . آب سرد شده برای خنک کردن ساختمان موردنظر به کار می رود.حال برای بهتر کردن کیفیت کار وراندمان سیستم ، دو پمپ به شرح زیر اضافه میکنیم:پمپ مایع مبرد : این پمپ آب را روی کویل می ریزد و شدت تبخیر آب را زیاد می کند.پمپ ابزوربر : این پمپ محلول لیتیم بروماید را به صورت اسپری درابزوربر می پاشد و در نتیجه قدرت جذب آن را بالا می برد.اضافه کردن این دو پمپ، راندمان سیستم را بالا می برد، اما دو اشکال اساسی باقی می ماند:یکی این که محلول لیتیم بروماید مرتبا بخار آب را جذب می کند و رقیق می شودو در نتیجه قدرت جذب کنندگی خود را از دست میدهد . برای رفع این مشکل، به سیستم یک ژنراتور و یک پمپ اضافه می کنیم و محلول لیتیم بروماید به ویسله این پمپ به ژنراتور می رود و به وسیله بخار حرارت داده می شود و در اثر حرارت، آبی را که جذب کرده است ، به صورت بخار خارج می شود و محلول مجددا غلیظ میشود و به ابزوربر بر می گردد.برای رفع مشکل دوم ، به سیستم اخیر یک کندانسور ( تقطیر کننده ) اضافه می کنیم تا بخار آبیکه از ژنراتور خارج می شود به کندانسور برود و به مایع تبدیل شود و دوباره بهاواپراتور بر گردد و در نتیجه یک مدار بسته تشکیل می شود.
حال برای تکمیل سیستمو بالا بردن راندمان کار ، یک مبدل حرارتی بین ژنراتور و ابزوربر قرار می دهیم تااز یکطرف محلول رقیقی را که از ابزوربر به ژنراتور می رود، گرم کند و از طرف دیگرمحلول غلیظی را که از ژنراتور به ابزوربر بر می گردد ، خنک کند.با توجه به اینکه هر چه درجه حرارت محلول لیتیم بروماید پایین تر باشد، می تواند آب بیشتری جذب کند، بنابراین برای خارج کردن گرمای حال از انحلال در ابزوربر و بالا بردن قدرت جذب لتیتیم برماید ، یک کویل در ابزوربر قرار می دهیم که داخل آن آب سرد ( از برج خنک کننده ) جریان یابد.در بعضی از مدل ها پمپ ابزوربر را حذف می کنند و جریان محلول در اثر اختلاف فشار انجام می گیرد.نکته قابل ذکر این است که محلول حاصل در ژنراتور، تحت نیروی جاذبه و اختلاف فشار، از مبدل حرارتی عبور می کند ( به وسیله محلول رقیق سرد می شود ) و به وسیله یک ادوکتور ( که نوعی مخلوط کن است ) با محلول رقیق مخلوط می شود محلول مخلوط را تشکیل میدهد و این مخلوط به افشانک های ابزوربرمی رود.فشار مطلق کندانسور و ژنراتور تقریبا مساوی وبرابر یک دهم اتمسفر است که معمولا در یک پوسته قرار می گیرند و فشار اواپراتور و ابزوربر حدود یک صدم اتمسفراست و در یک پوسته قرار داده می شود با توجه به فشار موجود در اواپراتور ، آب در 4.5 درجه سانتیگراد می جوشد و در نتیجه درجه حرارت آب سرد تا حدود 7 درجه سانتیگراد می رسد.اصول کارکرد چیلرهای جذبی همچون سایر سیستم های سرمایشی فرآیند تبخیر است. همانطور که می دانیم لازمه فرآیند تبخیر دریافت گرماست و این اخذ گرما می تواند موجب ایجاد سرما شود .با توجه به قوانین ترمودینامیکی می دانیم که با کاهش فشار می توانیم عمل تبخیر را در دماهای پایین نیز ایجاد کنیم.نحوه عملکرد واحد تبخیر چیلر( اواپراتور) نیز بر همین اصل استوار است . بدین معنی که ماده مبرد چیلرهای جذبی که اغلب آب است در داخل اواپراتور که دارای فشار خلاء می باشد در دمای پایین تبخیر شده و حرارت مورد نیاز تبخیر خود را از محیط اطراف اواپراتور دریافت می نماید و در نتیجه این عمل محیط اطراف اواپراتور سرد می شود

 

اصول کار چیلر
 

با توجه به مطالب بالا متوجه این قضیه می شویم که با کاهش فشار در سطح آب ، دمای جوش آب را می توان پایین آورد. به طور مثال اگر فشار سطح آب 5.8 میلیمتر جیوه باشد ، دمای تبخیر آب 3.3 درجه سانتی گراد خواهد بود. به عکس هر چه فشار بیشتر شود، درجه حرارت تبخیر نیز زیادتر می شود.در چیلرهای ابزوربشن مایع دیگری نیز به عنوان ابزوربر(جذب کننده) برای جذب بخارهای آب وجود دارد که بیشتر از محل لیتیوم بروماید برای این منظور استفاده می شود. زیرا این محلول دارای قدرت جذب بخار آب زیاد است و سمی و قابل انفجار نیست و همچنین ایجاد ترکیبات مضر نمی کند.
 

برای درک بهتر کار این چیلرها به شرح یک مثال می پردازیم 

اگر دو ظرف داشته باشیم که در یکی آب و در دیگری محلول لیتیوم بروماید باشد و فرض کنیم که هوا به وسیلۀ پمپ خلاء (وکیوم) از این ظروف تخلیه شده باشد، ظرفی که آب در آن است تبخیر کننده (اواپراتور) و ظرفی که در آن لیتیوم بروماید است جاذب(ابزوربر) نام دارد و بدلیل وجود خلاء آب درون اواپراتور تبخیر شده و به وسیلۀ محلول لیتیوم بروماید جذب می شود. از طرفی در نتیجۀ تبخیر قسمتی از آب در اواپراتور، درجۀ حرارت آب باقی مانده کاهش می یابدبرای این که از سرمای حاصله در اواپراتور استفاده شود، یک کویل که در آن آب جریان دارد اضافه می کنیم .آب وارد کویل می شود و پس از خنک شدن از طرف دیگر خارج می شود. آب سرد شده برای خنک کردن ساختمان به کار می رود


چیلر

 

ایجاد هرگونه تسهیلاتی برای تبخیر بیشتر سبب افزایش راندمان سیستم می شود . یکی از بهترین روش ها این است که به کمک یک پمپ ، مبرد داخل ظرف (آب) را با استفاده از نازل هایی که برای آن در نظر می گیریم بر روی کویل بپاشیم. این امر سبب پودری شدن آب و انبساط و تبخیر سریع تر آن می شود.پمپی که برای این منظور بکار می رود بنام پمپ مبرد(Refrigerant Pump )نامگذاری می شود. از طرفی برای اینکه در ظرف دیگر که حاوی محلول لیتیوم بروماید است نیز راندمان را بالا ببریم یک پمپ نیز برای این محفظه در نظر می گیریم و آنرا پمپ ابزوربر(Absorbent Pump )می نامیم .این پمپ محلول لیتیم بروماید را به صورت اسپری در ابزوربر می پاشد و در نتیجه قدرت جذب آن را بالا می برد.(در سیکل واقعی چیلر،پمپ محلول، وظیفه این پمپ را نیز انجام می دهد.) با اضافه کردن این دو پمپ، راندمان سیستم بالا می رود، اما دو اشکال اساسی باقی می ماند:یکی این که محلول لیتیوم بروماید مرتباً بخار آب را جذب می کند و رقیق می شود و درنتیجه قدرت جذب کنندگی خود را از دست می دهد. برای رفع این مشکل، به سیستم ، یک ژنراتور و یک پمپ بنام پمپ محلول(Solution Pump )اضافه می کنیم و محلول لیتیوم بروماید به وسیلۀ این پمپ به ژنراتور می رود و به وسیلۀ بخار و یا آبگرم و یا شعله مستقیم مشعل به آن حرارت داده می شود و در اثر حرارت، آبی را که جذب کرده است، به صورت بخار از دست می دهد و محلول مجدداً غلیظ می شود و به ابزوربر بر می گردد.مشکل دوم وجود بخاری است که در نتیجه تغلیظ لیتیوم بروماید ایجاد شده است و برای رفع این مشکل ، به سیستم یک کندانسور(تقطیر کننده) اضافه می کنیم تا بخار آبی که از ژنراتور خارج می شود به کندانسور برود و در آنجا در تماس با لوله های خروجی از برج خنک کن به مایع تبدیل شود و دوباره به اواپراتور برگردد و در نتیجه یک مدار بسته تشکیل می شود.حال برای تکمیل سیستم و بالا بردن راندمان کار، یک مبدل حرارتی بین ژنراتور و ابزوربر قرار می دهیم تا از یک طرف محلول رقیقی را که از ابزوربر به ژنراتور می رود، گرم کند و از طرف دیگر محلول غلیظی را که از ژنراتور به ابزوربر بر می گردد، خنک کند.با توجه به این که هر چه درجۀ حرارت محلول لیتیوم بروماید پایین تر باشد، می تواند آب بیشتری جذب کند، بنابراین برای خارج کردن گرمای حاصل از انحلال در ابزوربر و بالا بردن قدرت جذب لیتم برماید، یک کویل در ابزوربر قرار می دهیم که داخل آن آب سرد ( از برج خنک کننده ) جریان یابدتمامی آنچه تا کنون شرح داده شد، توضیح نحوه عملکرد سیستم جذبی تک اثره ( دارای یک ژنراتور) بود . اما نوع دیگری از چیلرهای جذبی وجود دارند که دارای راندمان بهتری نسبت به چیلرهای تک اثره هستند و به چیلرهای جذبی دو اثرهدارای دو ژنراتور)معروفند . در چیلرهای جذبی تک اثره زمانی که بخار مبرد از واحد ژنراتور به سمت واحد کندانسور می رود ، تمام گرمای نهان تقطیر به آبی که در کندانسور جریان دارد منتقل می شود و سپس به سمت هوای محیط هدایت می شود . چیلرهای جذبی دو اثره دارای دو ژنراتور و دو مبدل حرارتی هستند و عملیات تغلیظ در آنها طی دو مرحله انجام می شود. در این نوع از چیلرها از گرمای نهان تقطیر نیز به عنوان منبع انرژی گرمایی جهت تغلیظ محلول رقیق استفاده می گردد.با بکارگیری این روش نرخ تبخیر افزایش یافته و بازده سیستم و ضریب کارایی آن نسبت به چیلرهای یک اثره افزایش قابل توجه ای پیدا می کند

 

چرخه كاركرد چیلر جذبی

چیلر جذبی
 

چرخه كاركرد چیلر تراكمی
 

چیلر تراکمی

نظرات کاربران

شما می توانید اولین نفری باشید که در مورد این پست نظر می دهید

فیلد های ضروری را پر کنید.
نام خود را وارد کنید
ایمیل خود را وارد کنید
متن پیام را وارد نکرده اید
کد امنیتی را وارد کنید
در حال بارگذاری ...