0

آشنایی با انواع چیلر جذبی و نحوه عملکرد آن

چیلر جذبی- وب سایت اسپیتی
بازدید 702

چیلر جذبی چیست؟

چیلر جذبی یا چیلر ابزوربشن (Absorption Chiller) برای تامین منبع انرژی از حرارتی که به ژنراتور فرستاده می شود استفاده می کند. در سیکل جذبی این چیلر، تولید آب سرد با استفاده از شعله مستقیم، آب داغ و بخار آب داغ خروجی از ساختمان انجام می شود. این آب سرد برای سرمایش محیط به فن کویل یا هوا ساز فرستاده می شود.

چیلرهای تراکمی از انرژی الکتریکی و چیلر های جذبی از انرژی حرارتی استفاده می کنند. در سیکل جذبی چیلر های جذبی از یک ماده جاذب (لیتیوم بروماید) تحت عنوان سیال ثانویه استفاده می گردد. ماده جاذب وظیفه جذب گازهای به دست آمده از تبخیر سیال اولیه (مبرد) را بر عهده دارد. در سیکل تراکمی با استفاده از کمپرسور، اختلاف فشار ایجاد می گردد. اما اختلاف فشار در سیکل جذبی توسط یک ژنراتور که با حرارت کار می کند ایجاد می شود. استفاده از انرژی حرارتی باعث کاهش مصرف برق در چیلر های جذبی می گردد. اما در بسیاری از چیلرهای جذبی به دلیل استفاده از مشعل های گاز سوز به جهت تامین حرارت مورد نیاز، هزینه مصرف گاز افزایش پیدا می کند.


عملکرد چیلرهای جذبی

فرآیند سرمایش چیلر جذبی به این صورت است که آب، گرما را با استفاده از تبخیر به دست می آورد. آب مبرد اصلی دستگاه است و فرآیند ذکر شده باعث سرمایش می گردد. پس از آن لیتیوم بروماید موجود در جاذب یا ابزوربر، آب بخار شده را جذب می کند. جذب بخار آب باعث تولید محلول رقیق لیتیوم بروماید می گردد. سپس این محلول به ژنراتور انتقال می یابد. محلول رقیق لیتیوم بروماید توسط حرارت ژنراتور تبدیل به دو بخش می شود. بخار آب به کندانسور انتقال داده می شود که بعد از تقطیر آماده دریافت دوباره حرارت در اواپراتور می باشد. لیتیوم بروماید توسط ژنراتور به جاذب بر می گردد.

به همین خاطر حرارت گرفته شده توسط اواپراتور، به وسیله کندانسور چیلر جذبی دفع می شود. آب مصرفی کویل یا هواساز در سیستم تهویه مطبوع، به وسیله چیلر جذبی خنک می گردد.

شماتیک سیکل تبرید

در چه مواردی بیشتر از چیلرهای جذبی استفاده می شود

  • قابلیت تامین برق برای چیلرهای تراکمی نباشد.
  • آب با خصوصیات مورد نیاز، به میزان لازم وجود داشته باشد.
  • دسترسی آسان به سوخت های فسیلی مانند گاز یا گازوئیل در محل نصب چیلر وجود داشته باشد.
  • به دلیل عملکرد بهتر کولینک تاور یا برج آب خنک کننده، رطوبت نسبی هوای منطقه زیاد نباشد.

برای کسب اطلاعات در مورد چیلرهای تراکمی به مقاله “آشنایی با انواع چیلر تراکمی و نحوه عملکرد آن” مراجعه فرمایید.


ساختمان و اجزا چیلرهای جذبی

  • ژنراتور
  • کندانسور (تقطیر کننده)
  • اواپراتور (تبخیر کننده)
  • ابزوربر (جاذب)

در چیلر جذبی یک مبدل حرارتی در کنار اواپراتور و ابزوربر، در قسمت پایین دستگاه قرار می گیرد. این مبدل به دلیل افزایش راندمان دستگاه نصب می گردد.

اجزای کلی چیلر جذبی

ژنراتور یا مولد چیلر جذبی

در قسمت بالای سیستم این نوع چیلرها (بالای فضای اواپراتور و جاذب) ژنراتور و کندانسور در یک محفظه مشترک قرار می گیرند. ژنراتور حاوی یک مخزن می باشد که درون مخزن محلول آب (ماده مبرد) و نیز لیتیوم بروماید (ماده جاذب) وجود دارد. یک مبدل حرارتی درون جاذب قرار داده می شود. این مبدل برای تبخیر آب داخل محلول و غلیظ کردن آن، انرژی گرمایی را به محلول انتقال می دهد. به همین خاطر ژنراتور غلیظ کننده نیز نامیده می شود.

کندانسور یا تقطیر کننده چیلر جذبی

در این نوع چیلر باید از یک چگالنده یا کندانسور به جهت کم کردن مصرف آب و برگرداندن آب های تبخیری و استفاده مجدد از آن در سیکل تبرید جذبی، استفاده کرد. کندانسور و ژنراتور در قسمت بالای چیلر و در یک محفظه مشترک قرار می گیرند.

در چیلر های جذبی، مبدل حرارتی کندانسور به کمک آب سرد کولینگ تاور یا برج خنک کننده، فرآیند چگالش را انجام می دهد. کندانسور با قسمت برج خنک کننده در ارتباط می باشد. همچنین برج خنک کننده یا کولینگ تاور با قسمت جاذب نیز ارتباط دارد.

اواپراتور یا تبخیر کننده چیلر جذبی

در قسمت پایینی ساختمان چیلرهای جذبی، اواپراتور و ابزوربر در یک محفظه مشترک قرار دارند. ابزوربر و اواپراتور دارای فشار یکسان کاری ( حدود 0.01bar) می باشند. یکی از نکات بسیار مهم تولید آب سرد در چیلر جذبی، ایجاد فشار منفی یا خلاء محفظه جاذب و اواپراتور (نزدیک به خلاء کامل) می باشد.

اواپراتور یا واحد تبخیر کننده یک نوع مبدل حرارتی پوسته و لوله می باشد. وظیفه کم کردن دمای آب مصرفی ساختمان (آب خروجی از هوا ساز یا فن کویل ها) بر عهده اواپراتور می باشد. یکی از عوامل مهم در طراحی چیلرهای جذبی، تعیین ظرفیت و ابعاد اواپراتور می باشد.

مایع اشباع خارج شده از روزنه، در اواپراتور چیلرهای جذبی، در قسمت پایین دستگاه جمع می شود. مایع اشباع به وسیله پمپ مبرد و توسط نازل ها (افشانک) از قسمت پایین بر روی لوله های مبدل پاشیده می شود. در این بخش چیلر جذبی از لوله های مسی با فین کوتاه، به دلیل اهمیت زیاد تبادل گرما در اواپراتور یا تبخیر کننده استفاده می گردد.

ابزوربر یا محفظه جاذب چیلر جذبی

ابزوربر یا جاذب با اواپراتور در یک محفظه مشترک قرار داده می شود. ابزوربر یک نوع مخزن است که حاوی میزان مشخصی ماده لیتیوم بروماید، بر اساس ظرفیت چیلر جذبی است. اواپراتور در فشار پایین (حدود 0.01bar) و در دمای حدود ۴ درجه سانتیگراد، آب را تبخیر می کند. این آب تبخیر شده به وسیله لیتیوم بروماید یا نمک مایع جذب می شود. به دلیل فرآیند جذب بخار آب توسط ماده جاذب (لیتیوم بروماید)، این چیلرها جذبی نامیده می شوند.


شیر آلات چیلرهای جذبی

در چیلرهای جذبی از شیرآلات مخصوص وکیوم و دیافراگم سوپر وکیوم استفاده می شود. برای اینکه امکان نشت هوا به داخل، توسط محور و بدنه شیر وجود نداشته باشد، از این مدل شیر آلات استفاده می گردد. اگر از شیر گازی استفاده شود، امکان نشتی در قسمت محور آن بالا می رود و نیاز به تعویض شیر با مدل دیافراگمی خواهد بود.


انواع چیلر جذبی یا ابزوربشن (Absorption Chiller)

عوامل موثر در دسته بندی چیلر جذبی

  • ساختار طراحی
  • منبع حرارتی
  • ماده جاذب و مبرد

انواع چیلر جذبی بر اساس ساختار طراحی

  • چیلر جذبی تک اثره (Single Effect)
  • چیلر جذبی دو اثره (Double Effect)

انواع چیلر جذبی بر اساس منبع حرارتی

  • آب گرم (Warm Water)
  • آب داغ (Hot Water)
  • بخار (Steam)
  • شعله مستقیم (Direct Fired)
  • خورشیدی (Solar)
  • هوای گرم (Warm Air)

انواع چیلر جذبی بر اساس ماده جاذب و مبرد

  • جاذب لیتیوم بروماید و مبرد آب
  • جاذب سیلیکاژل و مبرد آب
  • جاذب آب و مبرد آمونیاک

یک روش دسته بندی دیگر برای چیلرهای جذبی وجود دارد. این روش بر پایه نوع جریان مواد جاذب و مبرد نسبت به هم در مدار چیلر می باشد. این روش دارای سه دسته به نام های سری، موازی و معکوس می باشد.


انواع چیلر جذبی بر اساس ساختار طراحی

چیلر های جذبی تک اثره (Single Effect Absorption Chiller)

چیلر جذبی تک اثره (Single Effect) تنها دارای یک محفظه ژنراتور می باشد. در این چیلر مایع مبرد (آب) در محفظه کم فشار اواپراتور، حرارت آب برگشتی از تجهیزات تبادل حرارتی (فن کویل و هوا ساز) را گرفته و تبخیر می کند. سپس آب تبخیر شده در مخزن جاذب به وسیله ماده جاذب یا همان لیتیوم بروماید، جذب می گردد. بعد از عمل جذب، وارد محفظه ژنراتور می شود.

چیلر های جذبی دو اثره (Double Effect Absorption Chiller)

عملکرد چیلر جذبی دو اثره (دو حالته) مانند چیلر تک اثره می باشد. تفاوت بین این دو مدل در غلیظ کردن محلول جاذب و مبرد در دو مرحله است. مرحله اول در ژنراتور با دمای بالا محلول غلیظ می گردد و مرحله دوم در ژنراتور با دمای پایین عمل تغلیظ صورت می گیرد.

ژنراتور دما بالا عملیات تغلیظ را به وسیله گرمای بخار (آب داغ یا آب گرم) ارسال شده از بخش دیگ اصلی انجام می دهد. ژنراتور دما پایین، فرآیند تغلیظ را به وسیله بخار مبردی که حاصل عملیاتی در ژنراتور اول می باشد، انجام می دهد. فرآیند غلیظ کردن دو مرحله ای باعث بالا رفتن راندمان این چیلرها می شود.

ظرفیت کولینگ تاور یا برج خنک کننده در چیلر های جذبی دو اثره کمتر می باشد. به این دلیل که کندانسور حرارت کمتری برای عملیات تقطیر نیاز دارد.


انواع چیلر جذبی بر اساس منبع حرارتی

چیلر جذبی شعله مستقیم (Direct Fired Absorption Chiller)

یکی از رایج ترین مدل های چیلر جذبی، چیلر جذبی شعله مستقیم (Direct Fired Absorption Chiller) است. در این مدل مشعل درون خود چیلر قرار گرفته و حرارت را به صورت مستقیم به محلول رقیق شده لیتیوم بروماید و مبرد انتقال می دهد. در ضمن تامین حرارت ژنراتور به وسیله شعله مستقیم انجام می شود. این چیلرها به علت راندمان بالاتر و همچنین امکان استفاده در زمستان برای تولید آب گرم، نسبت به بقیه چیلرهای جذبی محبوب تر می باشند. استفاده بیشتر از چیلرهای جذبی شعله مستقیم به دلیل نیاز به تجهیزات کمتر و هزینه های پایین نصب می باشد.

چیلر جذبی آب گرم (Hot Water Absorption Chiller)

در این مدل از چیلرها برای ارسال آب گرم جهت غلیظ کردن محلول نیاز به موتوخانه و دیگ است. مشکلات این مدل چیلر به دلیل نیاز به تجهیزات بیشتر، افزایش هزینه های راه اندازی و افت انرژی می باشد.

در شرایطی که آب گرم به صورت رایگان در دسترس باشد، استفاده از این چیلر مقرون به صرفه است.

چیلر جذبی بخار (Steam Absorption Chiller)

در این مدل چیلر برای تغلیظ محلول لیتیوم بروماید و آب از گرمای بخار استفاده می شود. چیلر جذبی بخار دارای دو مدل تک اثره و دو اثره می باشد. در چیلر جذبی بخار دو اثره با استفاده از دو ژنراتور دما بالا و دما پایین و طی دو مرحله فرآیند جداسازی محلول صورت می گیرد.


مزیت ها و معایب چیلر های جذبی

  • در چیلرهای ابزوربشن به دلیل استفاده نکردن از برق برای تامین انرژی مورد نیاز، مصرف برق بسیار پایین (انرژی مورد نیاز پمپ ها) می باشد. همچنین نیاز به نصب تجهیزات برق اضطراری نیز نمی باشد.
  • چیلرهای جذبی نسبت به چیلرهای تراکمی دارای صدا، ارتعاش و لرزش کمتری می باشند.
  • در چیلرهای ابزوربشن از آب مقطر که بی خطر است، به عنوان مبرد استفاده می شود. ولی در چیلرهای تراکمی از مبرد های نظیر فریون کلروفلوئوروکربن استفاده می گردد که باعث آسیب زیادی به محیط زیست و لایه ازن می شود.
  • به دلیل ضریب عملکرد پایین چیلرهای جذبی (حدود ۱) نسبت به چیلرهای تراکمی (حدود ۳)، دستگاه دارای راندمان کمتری می باشد.
  • قیمت اولیه چیلرهای جذبی حدود ۵۰ درصد بیشتر از چیلرهای تراکمی است.
  • به دلیل نیاز چیلر جذبی به مصرف آب برای برج خنک کننده، در نواحی کم آب از این چیلر نمی توان استفاده کرد.
  • مساحت چیلرهای جذبی نسبت به چیلرهای تراکمی در ظرفیت های یکسان، حدود ۴۰ تا ۶۰ بیشتر می باشد. همچنین ارتفاع چیلرهای جذبی بیشتر است و نیاز به فضای بیشتری برای نصب دارد.
  • چیلرهای جذبی دارای وزن بیشتری می باشند. به همین علت نیاز به زیر ساخت های محکمی در زمان نصب دارند.

معایب چیلرهای جذبی

  • فشار خیلی پایین
  • خوردگی
  • کریستالیزاسیون

کریستالیزاسیون در چیلرهای جذبی

چیلرهای جذبی در شرایط خلا یا وکیوم ( تحت فشار منفی) کار می کنند. ولی با کمترین نشتی از محیط، در کارکرد دستگاه مشکل به وجود می آید. به همین علت نگهداری از چیلرهای جذبی بسیار مهم می باشد. همچنین در صورت ورود هوا و ترکیب آن با سیستم، باعث تشکیل مواد اسیدی می شود. این مواد باعث ایجاد خوردگی در قطعات فولادی شده و آسیب جدی به چیلر وارد می کند.

فرآیند جامد شدن لیتیوم بروماید بر اثر کاهش دما در محفظه جاذب، کریستالیزاسیون نامیده می شود. فرآیند کریستالیزاسیون عامل از کار افتادن چیلرهای جذبی می باشد. راندمان چیلر با سردتر و غلیظ تر شدن ماده جاذب افزایش می یابد. در چیلرهای جذبی آب برج خنک کننده ابتدا جهت خنک کردن محلول نیمه رقیق وارد ابزوربر می شود. پس از خنک کردن محلول، وارد کندانسور می شود. کنترل کردن فرآیند کاهش دمای محلول در ابزوربر بسیار مهم می باشد.


سیستم پرچ یا تخلیه چیلرهای جذبی (Purge System)

کاهش خلاء سیستم در اثر نشتی، بر روی کارکرد بهتر چیلر جذبی تاثیر می گذارد. جمع شدن مواد غیر قابل تقطیر درون چیلر، یکی از عوامل کاهش خلاء در سیکل جذبی می باشد. چیلرهای جذبی در شرایط خلاء و به وسیله واکنش های شیمیایی ماده جاذب و مبرد کار می کند. به دلیل این واکنش های شیمیایی، موادی درون چیلر جمع می شوند که نمی توان این مواد را به راحتی کندانس نمود. به همین خاطر برای خروج مواد جمع شده در چیلر از سیستم پرچ (Purge System) استفاده می شود. برای جلوگیری از کاهش راندمان دستگاه در هنگام روشن بودن چیلر جذبی سیستم پرچ نیز باید فعال باشد. به منظور تشخیص نشتی در دستگاه نیز از سیستم پرچ استفاده می شود.


چیلرهای جذبی سیلیکاژلی (Silica Gel Adsorption Chiller)

در یک مدل از چیلرهای جذبی به جای ماده جاذب لیتیوم بروماید، از مواد جاذب جامد مانند سیلیکاژل (Silica Gel)، کربن فعال (Activated Carbon) و زئولیت (Zeolite) استفاده می شود. این مدل از چیلرها، چیلرهای ادزوربشن نامیده می شوند. ماده جاذب سیلیکاژل در ساخت چیلرهای جذبی ادزوربشن کاربرد بیشتری دارد. همچنین برای ماده مبرد از آب، آمونیاک و متانول استفاده شده که از بین آن ها آب کاربرد بیشتری دارد.

ماده مبرد (آب) در چیلرهای جذبی سیلیکاژل بعد از تبخیر در اواپراتور، جذب سیلیکاژل جامد می گردد. چیلرهای جذبی سیلیکاژل مانند چیلرهای جذبی لیتیوم بروماید، دارای دو محفظه کندانسور و اواپراتور می باشند. همچنین از دو محفظه سیلیکاژل (جاذب جامد) به جای محفظه های ژنراتور استفاده می شود. یکی از محفظه های سیلیکاژل به آب گرم خارج شده از دیگ بخار متصل است. محفظه دیگر سیلیکاژل به آب خنک کاری برج خنک کننده یا کولینگ تاور متصل می باشد.

تمام محفظه های سیلیکاژل چیلر جذبی تحت شرایط وکیوم کامل کار می کنند.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد چیلر جذبی سیلیکاژلی به مقاله “آشنایی با چیلر جذبی سیلیکاژلی و نحوه عملکرد آن” مراجعه فرمایید


نظرات کاربران

  •  چنانچه دیدگاهی توهین آمیز باشد و متوجه نویسندگان و سایر کاربران باشد تایید نخواهد شد.
  •  چنانچه دیدگاه شما جنبه ی تبلیغاتی داشته باشد تایید نخواهد شد.
  •  چنانچه از لینک سایر وبسایت ها و یا وبسایت خود در دیدگاه استفاده کرده باشید تایید نخواهد شد.
  •  چنانچه در دیدگاه خود از شماره تماس، ایمیل و آیدی تلگرام استفاده کرده باشید تایید نخواهد شد.
  • چنانچه دیدگاهی بی ارتباط با موضوع آموزش مطرح شود تایید نخواهد شد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

مشاهده بیشتر