مقدمه:
چیلر جذبی یا همان چیلر ابزوربشن ماشینی است که طی یک سیکل دائمی تحت عنوان سیکل جذبی و با استفاده از منابع گرمایی مانند بخار داغ یا شعله مستقیم گاز ، آب را سرد کرده و به واحدهای ساختمانی مانند فن کویل یا هواساز یا واحدهای صنعتی ، جهت خنک کاری ارسال می کند. چیلر جذبی ، دستگاهی سرمایشی است که در آن به جای انرژی الکتریکی و موتور الکتریکی کمپرسور (چیلرهای تراکمی) از حرارت و ژنراتور به عنوان منبع انرژی استفاده می شود. در سیکل جذبی از یک ماده جاذب به عنوان سیال ثانویه استفاده می گردد. ماده جاذب (معمولا لیتیوم بروماید) گازهای حاصل از تبخیر مبرد (معمولا آب) در تبخیرکننده (اواپراتور) را که موسوم به سیال اولیه است را جذب می کند.
سیکل جذبی و سیکل تبرید تراکمی از نظر فرایندهای تبخیر و تقطیر که در دو فشار متفاوت انجام می شوند شبیه هم هستند. تفاوت این دو سیکل در این است که در سیکل جذبی برای تولید اختلاف فشار از یک ژنراتور که با حرارت کار می کند استفاده می گردد ولی در سیکل تراکمی ، اختلاف فشار توسط کمپرسور ایجاد خواهد شد. هر دو سیکل برای کار کردن نیاز به انرژی دارند. سیکل جذبی به حرارت و سیکل تراکمی به انرژی الکتریکی الکتروموتور که کمپرسور را به گردش در می آورد.
در تهویه وتبرید چیلرها به دو دسته چیلر تراکمی و چیلر جذبی تقسیم میشوند. چیلرهای تراکمی که با مصرف انرژی به صورت الکتیریسته کار میکنند شامل چهار قسمت کمپرسور کندانسور شیر انبساط و اواپراتور میباشد، که با گردش مبرد در بین این ۴ جز برودت ایجاد می شود.
در سیکل چیلر تراکمی مبرد با گرفتن گرما از اواپراتور و متراکم و افزایش فشار توسط کمپرسور انجام می گردد. حال مبرد فوق داغ با ورود به کندانسور در دمای که در دسترس هست شروع به تقطیر در فشار در دمای اشباع آن دما میکند، در انتها با رسیدن مبرد به شیر انبساط و افت فشار توسط آن باعث ایجاد امکان تبخیر می گردد.
اما در سیکل چیلر جذبی دارای دو تفاوت عمده میباشد که ابزوربر، پمپ و ژنراتور به جای کمپرسور جایگزین شده همچنین در سیکل چیلر جذبی دارای مبرد ثانویه دیگر نیز میباشد به نام ابزوربر می باشد.
از انواع چیلر جذبی می توان به چیلر جذبی تک اثره و چیلر جذبی دو اثره اشاره کرد.
در چیلر جذبی مانند چیلرهای تراکمی دارای محفظه ابزوربر و اواپراتور جهت تبادل دما می باشد. چیلر جذبی نیز با عملیات تبخیر موجب ایجاد سرما و کاهش دمای آب کویل میشود، آن را محفظه تبخیر کننده یا اواپراتور می نامیم و پمپ آن را نیز پمپ اواپراتور یا پمپ مبرد نامگذاری میکنیم.
ابتدا با ورود مبرد که همان آب مقطر می باشد به محفظه اواپراتور در فشار خلا باعث تبخیر مبرد در دمای حدود C°۵ تبخیر میشود حال باید با راه کاری مبرد بخار شده را از محفظه اواپراتور خالی کنیم، در چیلر جذبی از یک ماده جاذب رطوبت استفاده میکنیم ماده ای که با جذب رطوبت فشار محفظه را کاهش دهد. که معمولا نمک ها رطوبت گیر های مناسبی میباشند که متخصصان این صنعت لیتیوم بروماید را توصیه کردند.
لیتیوم بروماید نمکی است که به صورت محلول با جذب آب مقطر از اواپراتور رقیق میگردد محلول رقیق شده که به وسیله پمپ ابزوربر به ژنراتور فرستاده میشود. ژنراتور مبدلی میباشد که با انتقال انرژی حرارتی به مدار لیتیوم بروماید رقیق باعث جداسازی مبرد که همان آب مقطر میباشد از محلول لیتیوم بروماید جدا شده و محلول غلیط شده وارد ابزوربر و مبرد وارد چرخه اواپراتور میگردد.
چیلرها جذبی بصورت بسته می باشند و در فشار زیر اتمسفر خلاء نسبی کار می کنند که شامل دو قسمت فشار بالا ژنراتور و کندانسور و فشار پائین ابزوربر و اواپراتور می باشد. در چیلر جذبی برای تولید برودت از گرما استفاده می گردکه براساس جذب حرارت و تبخیر مبرد و جذب بخار مبرد توسط ماده جاذب سیکل برودتی برقرار می شود.
اجزای چیلر ابزوربشن یا چیلر جذبی شامل موارد زیر می باشد:
اواپراتور که در مخزن پایینی به صورت مشترک با ابزربر قرار گرفته است شامل لوله های مسی فین دار، سینی، المینتور، سپرهای جمع کننده پاشش، نازل های پاشش می باشد و جهت تبادل انرژی حرارتی بین مبرد و آب چیلد که در داخل لوله ها جاری است، طراحی گردیده است. علاوه بر آن برای آشکار ساختن حالت بار کامل و جلوگیری از غلیظ شدن بیش از اندازه محلول ابزربر یک لوله سرریز بر روی تانک مبرد نصب شده است. در چیلر جذبی با استفاده از پمپ وکیوم محفظه را در خلا قرار داده و باعث شده آب مقطر داخل مخزن در دمای C°۵ که معادل فشار kPa 1.034 به جوش آید و که باعث گرفتن گرمای آب در کویل میگردد.
در اواپراتور برای افزایش انتقال حرارت، مبرد بر را بر روی لوله های مسی اواپراتور به وسیله نازل پاشیده میشود همچنین یک پمپ نیز به جهت پاشش بهتر آب مقطر بروی لوله های مسی تعبیه شده است.
ابزربر چیلر جذبی که در مخزن پائینی بصورت مشترک با اوپراتور قرار گرفته است شامل نازل های پاشش، لوله پرچ تخلیه گازهای غیرقابل تقطیر و لوله های مسی می باشد. یک چشمی نشان دهنده سطح محلول سطح محلول در ابزربر را در شرایط مختلف نمایان می سازد. بعد از پروسه مرحله اول بخار آب تبخیر شده توسط محلول نمک لیتیوم بروماید در محفظه ابزربر جذب گردیده که به علت گرمازا بودن فرایند جذب رطوبت در چیلر جذبی میتوان گرما با استفاده از کویلهای مسی و عبور آب برج خنک کننده انجام میگیرد.
همان طور گفته شد فرایند جذب در چیلر جذبی فرایندی گرماده میباشد که این گرما با استفاده از کویل و تیوب های مسی که در داخل آن آب خروجی برج خنک کننده در جریان میباشد. این جذب باعث کاهش فشار قسمت کندانسور و اواپراتور میشود. در ابزوربر با استفاده از پاشش سلوشن بر روی تیوب های مسی باعث افزایش انتقال حرارت میگردد.
ژنراتور چیلر جذبی که در مخزن بالائی به صورت مشترک با کندانسور قرار گرفته است، شامل لوله های مسی فین دار و سپر حرارتی و پخش یکنواخت محلول رقیق می باشد به طوریکه تبادل حرارت بین بخار و محلول به صورت مؤثر صورت می گیرد. همچنین در این قسمت محلول غلیظ از طریق مبدل و اداکتور به سمت ابزربر انتقال می یابد و همچنین یک لوله سرریز در داخل محفظه خروجی محلول غلیظ جهت مقابله باکریستالیزاسیون تعبیه گردیده است.
بعد از مرحله دوم لیتیوم بروماید رقیق و اشباع شده و دیگر قابلیت جذب آب مقطر را ندارد ، توسط پمپ ابزوربر به سمت ژنراتور فرستاده میشود.
منبع گرمایی در ژنراتور میتواند آب گرم بخار و یا آب داغ باشد که وارد مدل حرارتی و لوله های مسی ژنراتور شده و باعث جدا شدن مبرد از سلوشن شده و بخار مبرد وارد کندانسور شده و سلوشن غلیظ شده پس از گذز از مبدل حرارتی وارد کندانسور میشود. ژنراتور و کندانسور در پوسته قرار گرفته اند و قسمت فشار بالا نامیده میشود. جنس لوله های ژنراتور به دلیل شرایط آسیب دیدگی بیشتر نسبت به دیگر قسمت ها از جنس آلیاژ مس و نیکل میباشد.
کندانسور چیلر جذبی در مخزن بالائی به صورت مشترک با ژنراتور قرار گرفته است. ساختمان کندانسور طوری طراحی شده است که آب مقطر تشکیل شده در آن مستقیماً به سمت اواپراتور هدایت می گردد. بخار تولید شده در ژنراتور توسط یک کویل که آب سرد برج خنک کننده که ابتدا وارد ابزوربر و بعد وارد کندانسور میشود و در آنجا تقطیر میشود و به سمت اواپراتور میرود. کندانسور و ژنراتور در یک پوسته و در یک فشار کارکرد و فشار آن متناظر با فشار بخار در دمای کندانس که مقدار آن ۱۰٫۳۴KPa میباشد.
در کندانسور آب مقطر تقطیر شده در تشت زیر کندانسور جمع شده بعد به سمت اواپراتور سرریز میشود
بعد از کندانسور مبرد ابتدا باید از اوریفیس که همان دستگاه انبساط است، عبور کند که وظیفه این قطعه جداکردن قسمت فشار بالا از قسمت فشار پایین میباشد. البته در بسیاری از مدل های چیلر جذبی به جای اوریفیس از سیفون استفاده کردهاند که باعث جدا شدن قسمت ابزوربر کندانسور از قسمت اواپراتور و کندانسور می گردد.
این اوریفیس سبب کاهش فشار مایع مبرد جهت ورود به اواپراتور و آماده شدن جهت پدیده فلش که باعث تبخیر آب مقطر در فشار خلا می گردد.
از طریق مبدل حرارتی بین محلول رقیق خروجی از ابزربر درضمن انتقال به سمت ژنراتور و محلول غلیظ خروجی از ژنراتور در ضمن انتقال به سمت اواپراتور تبادل انرژی حرارتی صورت می گیرد. درنتیجه درجه حرارت محلول رقیق ورودی به ژنراتور افزایش یافته و درجه حرارت محلول رقیق ورودی به ابزربر کاهش می یابد که سبب افزایش راندمان چیلر می گردد. مبدل حرارتی فوق ذکر که بدنه آن از ورقه های کربن استیل می باشد در زیر مخزن پایینی نصب شده است.
در چیلر جذبی تنها قسمت مصرف کننده انرژی الکتریکی پمپ ها میباشد پمپ هایی که جهت انتقال محلول و مبرد بر روی دستگاه نصب شده است از نوع هرمتیک و کاملاً بسته می باشد و پوسته پمپ و پوسته موتور یکپارچه می باشد به جز این، پمپ ها از نوع یک پمپ سانتریفیوگال می باشد مرکب از یک پمپ اسکرو پدیده کاویتاسیون در آن جلوگیری بعمل می آید. پمپ های فوق ذکر مخصوص استفاده در چیلرهای جذبی می باشد.
ساختار این پمپ ها به صورت leakless وhermetic بوده و احتیاجی به خنک کاری و روغن کاری ندارد و خنک کاری آن به وسیله خود محلول در گردش خنک میشود.
چیلر جذبی شامل دو پمپ میباشد که پمپ مبرد، آب مقطر را از تشک اواپراتور مکیده و آن را از طریق نازل یا افشانک ها بروی تیوب های مسی حامل جریان آب سردشونده میپاشد. پمپ های محلول نقش انتقال محلول رقیق از سمت ابزوربر به سمت کندانسور را بر عهده دارد یاتقان این پمپ ها از نوع گرافیتی می باشد که احتیاج به روغن کاری و خنک کاری نمی باشد و به وسیله خوده محلول انجام می گیرد.
در شکل بالا سیکل کامل یک چیلر جذبی را مشاهده میکنید که شامل ۴ جز اصلی ابزوربر ، اواپرتور ژنراتور و کندانسور میباشد و سمت فرعی که شامل پمپ های مبرد و محلول میباشد.
چیلر تراکمی و ابزربشن جذبی
در شکل بالا سیکل کامل یک چیلر جذبی را مشاهده میکنید که شامل ۴ جز اصلی ابزوربر ، اواپرتور ژنراتور و کندانسور میباشد و سمت فرعی که شامل پمپ های مبرد و محلول میباشد.
چیلر جذبی
انواع چیلر