دریافت ایمیل

جهت  دریافت  آخرین  اخبار  و  مقالات در زمینه انرژی های نو ، لطفا ایمیل خود را وارد نمایید.

Field not valid (required or bad value)
 

مطالب مرتبط

طبقه بندي سيستم سرمايش جذبي از نظر ماده مبرد و جاذب مشاهده در قالب PDF چاپ فرستادن به ایمیل

طبقه بندي سيستم سرمايش جذبي از نظر ماده مبرد و جاذب

 

 














مقدمه

ادوين آندرسن در کتاب «تبريد: خانگي و تجاري » در مورد زوج مبرد و جاذب چيلرهاي جذبي که د اراي ماد ه جاذب مايع هستند، 9 ويژگي مهم مبرد و جاذب را که مي توانند نقش تعيين کننده در انتخاب براي استفاده در اين گونه سيستمها داشته باشند را چنين برميشمارد :
اول: عدم حالت جامد - زوج مبرد و جاذب نبايد در طي فعل وانفعالات و دامنه دمايي طبيعي عمليات سرمايش جذبي به حالت جامد درآيند. زيرا بروز فاز جامد منجر به کندي حرکت محلول يا حتا انسداد مسيرهاي سيال ميشود.


دوم : نسبت فراريت زياد - فراريت ماده مبرد بايد خيلي بيش تر از فراريت ماده جاذب باشد تا امکان جداسازي آ نها طي عمليات تغليظ که در ژنراتور صورت مي گيرد به سهولت امکان پذير باشد. امکان جداسازي آسان ماده مبرد از جاذب که به صورت محلول وارد ژنراتور ميشوند، تاثير مستقيمي بر کاهش مقدار انرژي گرمايي داشته و از هزينه هاي مربوط به عمليات تغليظ ميکاهد.


سوم: ميل شديد به جذب - تمايل ماده جاذب به جذب ماده مبرد با توجه به خواص هريک از آ نها در دامنه عملياتي چيلر جذبي از مهم ترين مشخصه هاي يک زوج خوب محسوب ميشود. چنين ميلي منجر به نوعي وابستگي و پيوستگي به هنگام هم نشيني با يکديگر ميشود. از همين رو سرعت ترکيب و درهم ادغام شدن افزايش يافته و ضريب فعاليت مبرد کمتر از واحد مي شود و از سوي ديگر مقدار ماده جاذب براي جذب مبرد کاهش يافته و در نتيجه از ميزان انرژي گرمايي مورد نياز کاسته ميشود. همچنين اندازه مبدل حرارتي که امکان تبادل حرارت بين محلول غليظ ماده جاذب خروجي از ژنراتور و محل ولرقيق محلول جاذب و مبرد تحت فشار پمپ را به وجود ميآورد کوچک تر مي شود. در عين حال تحقيقات ژاکوب ، آلبرايت و تاکر نشان ميدهد که تمايل شديد ماده جاذب به ماده مبرد مشکل غليظ سازي را در ژنراتور به همراه دارد؛ زيرا در ژنراتور انرژي گرمايي بيش تري بايد صرف جداسازي اين دو ماده شود، که البته با آن ميل شديد به وصل، چنين عاقبتي قابل پيش بيني است. مانند آن است که بگوييم عجب چسب خوبي اس تکه همه چيز را محکم به هم هچيز ميچسباند و بعد انتظارداشته باشيم که در طرفه العيني آن چسب،به راحتي ماده چسيبده به آن را رها سازد.


چهارم: فشارمتوسط - فشار عملياتي ماده مبرد و جاذب براي انجام فرايند جذب و سپس جداسازي که منجر به سرمايش مي شود بايد در حد متوسط باشد . زيرا نياز به فشارهاي زياد باعث افزايش ضخامت ديوا ره هاي دستگاه و استفاده از تجهيزات و وصاله هاي فشار قوي مي شود که اين گونه موارد بر سنگيني و هزينه هاي آن مي افزايند. از طرف ديگر نياز به فشارهاي خيلي پايين و خلأ نيز منجر به افزايش حجم دستگاه براي عمليات جذب شده و تجهيزات خاصي را براي حفظ خلأ در درون دستگاه طلب ميکند.


پنچم: پايداري - مواد جاذب و مبرد بايد از پايداري و ثباتش يميايي خوبي برخوردار باشند و خواص اوليه خود را در طي ساليان متمادي حفظ کنند. پايداري شيميايي امکان شکل گيري گازها و مواد جامد را کاهش داده و خوردگي را به حداقل مي رساند.


ششم: خوردگي و فرسايش کم - مواد جاذب و مبرد به هرحال کم يا زياد موجب خوردگي و فرسايش سطوح فلزي دستگاه مي شوند و طبيعتا در اين ميان موادي مناسب تر هستند که پايداري آن ها بيش تر و اثرات فرسايشي آن ها کمتر باشد. برخي اوقات براي جلوگيري از اثرات فرسايشي مواد لازم مي شود تا ترکيبات شيميايي ديگري به عنوان بازدارنده به زوج جاذب و مبرد اضافه شود.


هفتم: ايمني - زوج جاذب و مبرد نبايد سمي يا قابل احتراق باشند و همچنين استفاده از آن ها نبايد تاثيرات زيانبار زيست محيطي به دنبال داشته باشد. هرچه عوارض آ نها کمتر و ايمني استفاده از آن ها بيشتر باشد، از امتياز کاربري بالاتري برخوردار خواهند بود


هشتم: ويسکوزيته کم - هرچه مواد جاذب و مبرد روان تر و د اراي ويسکوزيته کمتري باشند، حرکت آن ها سريعتر و بهتر انجام مي شود و در نتيجه انتقال گرما و جرم راحت تر صورت مي گيرد و پمپها انرژي کمتري براي جابجايي آن ها صرف ميکنند.

 

نهم: گرماي نهان زياد مبرد - هرچه گرماي نهان مبرد بيشتر باشد، نرخ گردش ماده جاذب کمتر خواهد بود. بالا بودن گرماي نهان مبرد منجر به افزايش بازده ميشود. زوج هاي شناخته شده جاذب و مبرد همه خواص بالا را به صورت کامل دارا نيستند، اما از ميان آ نها زوج جاذب ليتيم برومايد و آب و همين طور آب و آمونياک شرايط بهتري دارند و با توجه به موارد فوق، انتظارات بيش تري را برآورده ميکنند. ساير زوجهاي جاذب و مبرد که مي توانند مورد بررسي و تحقيق قرار گيرند، عبارتند از:


آمونياک و نمکه امتيل آمين و نمکها
الکلها و نمکها آمونياک و محلو لهاي آلي
د ي اکسيد گوگرد و محلو لهاي آلي
هيدروکربن هاي هالوژنه و محلو لهاي آلي
بعضي از اين مواد داراي برخي ويژگي هاي مناسب مانند عدم متبلور شدن در چرخه سرمايش جذبي هستند اما در برخي، موارد ديگر همچون پايداري، خوردگي و ايمنيش رايط چندان خوبي ندارند.
همان طور که اشاره شد، در حال حاضر زوج هاي ليتيم برومايد - آب و آب - آمونياک مناسب ترين زوج هاي مورد استفاده در سيستمهاي سرمايش جذبي هستند و بر همين اساس ميتوان سيستم هاي سرمايش جذبي را از نظر نوع ماده جاذب و مبرد در دو گروه عمده زير طبقه بندي نمود

- سيستم سرمايش جذبي با مبرد آب و ماده جاذب ليتيم برومايد
- سيستم سرمايش جذبي با مبرد آمونياک و ماده جاذب آب

فارغ از چيلرهاي جذبي ياد شده که در آ نها از محلول مايع مبرد و نمک استفاده مي شود، نوع ديگري از چيلرهاي جذبي با ماده جاذب جامد نيز مورد توجه برخي از سازندگان قرار گرفته است که هنوز استفاده از آ نها چندان رايج نشده است. بر همين اساس مي توان به دو گروه عمده فوق، گروه ديگري تحت عنوان زير را هم اضافه نمود


- سيستم سرمايش جذبي با مبرد آب و جاذب جامد سيليکاژلي

 

نوع سيليکاژلي که ادزورپشن خوانده مي شود به لحاظ ساختاري و چگونگي چرخه تفاوت هاي قابل توجه اي با انواع ديگر دارد، که در جاي خود مورد بررسي قرار خواهد گرفت


سيستم سرمايش جذبي با مبرد آب و ماده جاذب ليتيم برومايد.::

چيلرهاي جذبي با مبرد آب و جاذب ليتيم برومايد، رايج ترين نوع چيلرهاي جذبي هستند که در انواع مختلف هم از نظر چرخه تغليظ و هم از لحاظ منبع گرمايي در تاسيسات تهويه مطبوع مورد استفاده قرار مي گيرند. اين چيلرها بنا به خواص فيزيکي و شيميايي مبرد آب امکان سردسازي زير صفر درجه سانتي گراد را ندارند و به همين دليل براي سرمايش آب تا 5 درجه سانتي گراد و بيشتر به کار گرفته مي شوند. براي رسيدن به دماهاي پايين تر از صفر درجه سانتيگراد مي بايد از چيلرهاي جذبي با مبرد آمونياک و جاذب آب استفاده نمود. چيلرهاي ليتيمي براي ظرفيت هاي کمتر از 30 تن تبريد نيز کاربرد چنداني ندارند و به طور معمول چيلرهاي کم ظرفيت يکپارچه آپارتماني با ظرفيت هاي 3 ، 5 و 10 تن تبريد از نوع آمونياکي هستند.
چيلرهاي جذبي ليتيمي شامل انواع مختلف يک اثره، دو اثره، سه اثره، با ژنراتور بخار، آب داغ، آب گرم و شعله مستقيم مي شوند. بنابراين شرح و توضيح درباره هر يک از اين انواع، به خودي خود متضمن شناسايي چيلرهاي ليتيمي به طور اعم نيزمي شود. بنابراين در اين قسمت ابتدا به خواص آب به عنوان مبرد و ليتيم برومايد به عنوان جاذب مي پردازيم و سپس بحث را در اين بخش به گون هاي پي مي گيريم تا کليات مرتبط با تمامي چيلرهاي ليتيمي بدون طرح شرايط اختصاصي گونه هاي مشخص آن ها مورد بررسي قرار گيرد و به هنگام پرداختن به انواع يک اثره، دو اثره، سه اثره و شعله مستقيم، بازهم مواردي در اين باره با نگاه و رويکردي متفاوت طرح خواهد شد. بنابراين به منظور جلوگيري از تداخل موضوعي و پرهيز از تکرار مندرجات، بررسي کامل اين گونه چيلرها را به مباحث مربوط به چيلر هاي يک يا چند اثره موکول مي کنيم.

آب، يکي از بهترين حلال هاي شيميايي است و از اين نظر ماده بسيار مناسبي براي حل نمودن نمک ها از جمله ليتيم برومايد محسوب مي شود. در واقع خاصيت حلاليت آب است که منجر به ايجاد محلول رقيق و حمل و انتقال ماده جاذب در چرخه سرمايش جذبي مي شود. به دليل خاصيت حلاليت خار ق العاده، دسترسي طبيعي به آن بدون ترکيبات مختلف و به صورت کاملا خالص بسيار مشکل و تقريبا غيرعملي است. بنابراين آب به صورت طبيعي حاوي انواع عناصر و ترکيبات است. آب مي تواند حاوي انواع ترکيبات اکسيژن، کربن، نيتروژن و سولفورها باشد. همچنين وجود فلزاتي مانند مس، روي، آهن، منگنز، سرب، آلومينيوم و انواع عناصر ديگر مثل کلسيم، پتاسيم، سيليس، فلوئورويد و انواع باکتري ها در آن محتمل است. وجود کربن در آب ميتواند موجب خوردگي فلزات شود و همينطور وجود اکسيژن در آب نيز زنگ زدگي و فرسايش قطعات فلزي را به همراه خواهد داشت. وجود سولفات ها ، نيترا تها ، کلريدها و کربنا تها نيز موجب سختي آب و ايجاد رسوب گذاري در لوله ها و کاهش انتقال حرارت و افزايش خوردگي مي شوند.
وزن مخصوص آب در 4 درجه سانتيگراد يک کيلوگرم به ازاي يک ليتر يا در 62 درجه فارنهايت 10 پوند به ازاي يک گالن انگليسي است. انبساط حجمي آب از دماي 4 درجه سانتي گراد تا 100 درجه سانتي گراد برابر با 1.24 حجم اوليه آن است. در ميان مبردها، آب با شماره 718 مشخص ميشود.

ساير مشخصات آب عبارت است از:

- دماي انجماد: صفردرجه سانتي گراد يا 32 درجه فارنهايت.
- دماي جوش: 100 درجه سانتي گراد يا 212 درجه فارنهايت.
- دماي بحراني: 386 - 380 درجه سانتي گراد يا 716 – 706 درجه فارنهايت.
- فشاربحراني: 23520 کيلونيوتن بر مترمربع )کيلوپاسکال( يا 3200 پوند بر اينچ مربع.
- گرماي نهان ذوب: 334 کيل  وژول بر کيلوگرم يا 144 بتي يو بر پوند.
- گرماي نهان تبخير: 2270 کيلوژول بر کيلوگرم يا 977 بيتي يو بر پوند.
- ظرفيت گرمايي ويژه در حالت مايع : 4.187 کيلوژول برکيلوگرم کلوين يا يک بيتي يو بر پوند فارنهايت.
- ظرفيت گرمايي ويژه در حالت جامد )يخ (: 2.108 کيلوژول بر کيلوگرم کلوين يا 0.504 بيتي يو بر پوند فارنهايت.
- ظرفيت گرمايي ويژه در حالت گازي )بخار(: 1.996 کيلوژول بر کيلوگرم کلوين يا 0.477 بيتي يو بر پوند فارنهايت.
- وزن مولکولي: 18.02 گرم بر مول

 

دماي تبخير آب با کاهش فشار، کم و با افزايش فشار زياد مي شود و همين خاصيت مبناي استفاده از آن به عنوان ماده مبرد در چيلرهاي جذبي ليتيمي است ، و در عين حال به دليل خاصيت ترکيبي شديد و قدرت جذب بالاي آمونياک از آن در چيلرهاي جذبي آمونياکي به عنوان ماده جاذب استفاده ميشود. در هر دو حالت آب بايد تا حد زيادي خالص و بدون ترکيبات اضافي باشد. به همين منظور در چيلرهاي جذبي از آب مقطر استفاده ميشود.
ليتيم برومايد، نمکي است مرکب از يک فلز قليايي )ليتيم( و يک هالوژن )بروم( که ظاهري پودرگونه به رنگ سفيد دارد و از نظر شيميايي بسيار نزديک به نمک طعام يا کلريد سديم است. ليتيم برومايد به خوبي در آب، الکل و گليکول حل مي شود و خاصيت جذب آب آن بسيار بالاست.
ليتيم برومايد در مجاورت هوا تجزيه نميشود و در شرايط طبيعي، ترکيبي پايدار محسوب مي شود. ساير مشخصات فيزيکي و شيميايي اين نمک در شرايط استان دارد عبارت است از:

- وزن مولکولي: 86.856 گرم بر مول
- درصد ليتيم در ترکيب: 7.99 درصد
- درصد بروم در ترکيب: 92.01 درصد
- دماي ذوب: 547 درجه سانتي گراد يا 1017 درجه فارنهايت
- دماي جوش: 1265 درجه سانتي گراد يا 2309 درجه فارنهايت
- وزن مخصوص: 3.464 در دماي 25 درجه سانتي گراد يا 77 درجه فارنهايت
- خاصيت قليايي: خنثي
- نوع و مقدار ناخالصيها: ) اکسيد برم - 0.1 درصد( )کلر - 0.1 درصد( )يد - 0.20 درصد( )سولفات - 0.01 درصد( )باريم
- 0.005 درصد( )آهن - 0.001 درصد( )فلزات سنگين مانند سرب - 0.001 درصد(
- حداکثر خلوص: 99 درصد
در صورت سرد شدن، امکان متبلور شدن ليتيم برومايد زياد است و در مجاورت حرارت بر ميزان خورندگي آن افزوده مي شود.



 

سيستم سرمايش جذبي با مبرد آمونياک و ماده جاذب آب

 

استفاده از آمونياک و آب به عنوان ماده مبرد و جاذب نسبت به زوج ليتيم برومايد و آب قدمتي ديرينه تر دارد. به طوري که اولين واحد جذبي ساخته شده در سال 1859 توسط فردينان دکاره از اين نوع بود. البته قبل از او برادرش ادموند از محلول آب و اسيد سولفوريک استفاده کرده بود. بعد از آن و درس ال 1926 ميلادي شرکت الکترولوکس 14 به کمک دو مهندس سوئدي به نام هاي کارل مونت رز 15 و بالتازار 16 و ون پلاتن 17 يخچال هاي جذبي خانگي را با نام تجاري سرول به بازار آمريکا معرفي کردند که بسيار مورد استقبال همگاني قرار گرفت و ميليون ها نفر از اين محصول بهره مند شدند.

در ايران نيز اين نوع يخچال ها با نام يخچال نفتي معروف بودند. توليد اين نوع يخچال هاي جذبي آمونياکي تا سال 1950 ميلادي همچنان ادامه داشت تا اين که جاي خود را به يخچال هايي با سيستم تراکمي داد. اين در حالي است که سيستم هاي جذبي ليتيم بروماي دو آب از دهه 60 ميلادي وارد بازار شدند و پس از آن با توجه به برخي قابليت ها ، به ويژه امکان تامين ظرفيت هاي برودتي بالا و ايجاد آلودگي هاي کمتر نسبت به آمونياک، سهم عمده اي از توليدات را به خود اختصاص دادند. همان گونه که قبلا نيز اشاره شد در سيستم هاي ليتيم برومايد و آب، مبرد در دماي صفر درجه منجمد مي شود، بنابراين امکان استفاده از اين گونه سيستمها براي يخچال هاي خانگي وجود نداشت. از همين رو در اين عرصه پس از خارج شدن سيستم هاي آمونياکي، سيستم هاي ليتيمي جايگزين مناسبي محسوب نمي شدند و سيستم هاي تراکمي تمامي توليدات مربوط به يخچال ها، يخ سازها و سيستمهاي تهويه مطبوع کوچک و کم ظرفيت را به خود اختصاص دادند. بنابراين سيستم هاي جذ بي آمونياکي از دور رقابت خارج شدند و امروزه به طور خاص براي سيستم هاي برودتي کم ظرفيت محلي مورد استفاده قرار مي گيرند. البته اخيرا استفاده از آ نها براي سيستم هاي آپارتماني و محلي نسبتا رواج بيشتري پيدا کرد ه است. از اين رو اشاره به سيستمهاي جذبي آمونياکي با رويکرد استفاده محدود محلي مي تواند مفيد باشد.
درسيستم هاي آمونياکي، ماده جاذب آب و ماده مبرد، آمونياک است. درمورد خواص آب پيش از اين مطالبي ارائه شد. در اين جا هم بد نيست قبل از پرداختن به چرخه سيستم جذبي آمونياکي، ابتدا به صورت گذرا نگاهي به مشخصات آمونياک داشته باشيم.
آمونياک در ميان مبردها با نام R-717 شناخته مي شود و فارغ از کاربرد در سيستم هاي جذبي، در سيستم هاي تراکمي به ويژه براي سرمايش صنعتي و سردخانه هاي بزرگ هم مورد استفاده قرار مي گيرد.
آمونياک با فرمول شيميايي NH3 ترکيبي است از نيتروژن و هيدروژن که در فشار جو به صورت گازي بي رنگ وجود دارد. نقطه جوش اين ماده ) 28 -( درجه فارنهايت در فشار جو است.
چنين نقطه جوش پاييني اين امکان را مي دهد که سيستم هاي سرمايشي بدون کاهش فشار اواپراتور تا زير فشار جو امکان سردسازي در دماهاي کمتر از صفر را داشته باشند. از همين رو مبردي چون آمونياک نسبت به مبردي چون آب از برتري قابل ملاحظه اي برخوردار است اما براي تامين سرمايش ساختما نها هيچ گاه نيازي به تامين دماي زير صفر وجود ندارد. بنابراين در اين وادي چنين امتيازي کم رنگ تر مي شود. اما در مورد سردخانه ها و يخچا لها اين برتري حرف آخر را در مقايسه با سيستمهاي ليتيمي زده و در عرصه انتخاب واحدهاي جذبي امکان هيچ انتخابي را باقي نميگذارد.
گرماي نهان آمونياک در دماي 5 درجه فارنهايت يا ) 15 -( درجه سانتيگراد، 565 بي تي يو است. بنابراين در حجم کم، مي توان دماهاي کم تري ايجاد کند. همين خصيصه اين مبرد را براي سيستمها ي جذبي محلي و آپارتماني مناسب کرده است. به طور معمول کندانسور واحدهاي آمونياکي با آب خنک ميشوند اما در ظرفيت هاي پايين امکان استفاده از هواي خنک نيز وجود دارد.


آمونياک از جمله گازهاي سمي نيست اما استنشاق زياد آن مي تواند موجب آزار شود و اصولا تنفس آن تنها با درصد کم و در مدت زمان اندکي قابل تحمل است. اين گاز بوي بس يار بد و نافذي دارد. از اين جهت نشت آن کاملا محسوس است. آمونياک تا انداز هاي قابل اشتعال است و با مخلوط مناسبي از هوا احتمال انفجار آن نيز وجود دارد. تاثير خوردگي آمونياک بر روي آهن و فولاد اندک ولي در مجاورت رطوبت بر مس و برنز زياد است، به همين دليل در ساختار چيلرهاي آمونياکي از مس نمي توان استفاده نمود. در مجموع خوردگي در چيلرهاي آمونياکي کمتر از چيلرهاي ليتيمي است، اما در هر حال در هر دو سيستم از محلو لهاي بازدارنده خوردگي استفاده ميشود.
ساير خواص اين مبرد به شرح زير است:

- وزن مولکولي: 17.03 گرم برمول
- دماي انجماد: ) 77.7 -( درجه سانتي گراد يا ) 107.9 -( درجه فارنهايت
- وزن مخصوص مايع در فشار 1.310 بار: 682 کيلوگرم بر مترمکعب
- دماي بحراني: 132.4 درجه سانتي گراد يا 271 درجه فارنهايت
- فشار بحراني: 112.4 بار يا 1657 پوند بر اينچ مربع مطلق
- چگالي در حالت گاز و در نقطه جوش: 0.86 کيلوگرم بر متر مکعب
- وزن مخصوص در فشار 1.013 بار و دماي 21 درجه سانت يگراد ) 70 F ( : 0.795
- حجم مخصوص در فشار 1.013 بار و دماي 21 درجه سانت يگراد ) 70 F ( : 1.411 مترمکعب بر کيلوگرم
- ظرفيت گرمايي ويژه در فشارثابت )در فشار 1.013 بار و دماي 15 درجه  سانتي گراد يا 59 درجه فارنهايت( : 0.037 کيلوژول بر مول کلوين
- ظرفيت گرمايي ويژه در حجم ثابت )در فشار 1.013 بار و دماي 15 درجه سانتي گراد يا 59 درجه فارنهايت ( : 0.028 کيلوژول بر مول کلوين
- نسبت ظرفيت گرمايي ويژه )در فشار 1.013 بار و دماي 15 درجه سانتي گراد يا 59 درجه فارنهايت ( : 1.309623
- دماي خود اشتعالي: 630 درجه سانتي گراد يا 1166 درجه فارنهايت

در چرخه جذبي آمونياکي، آب تحت دما و فشار معمولي آمونياک را جذب مي کند و سپس خود با گرما ، احيا شده و آمونياک از آن جدا مي شو د. گرماي نهان تبخير زياد آمونياک اين امکان را فراهم مي آورد تا به هنگام تبخير، گرماي زيادي را جذب نموده و موجب سردسازي در اواپراتور شود . از آنجا که سيستمهاي جذبي آمونياکي در ظرفيتهاي کم مورد استفاده قرار مي گيرند ، براي احياي ماده جاذب يا آب به طور معمول از شعله مستقيم استفاده ميشود . بنابراين چنين سيستمهايي به خودي خو د، سيستم شعله مستقيم هم محسوب مي شوند . البته امکان استفاده از ساير منابع حرارتي مانند بخار نيز وجود دارد.

استفاده از شعله مستقيم براي گرم کردن ژنراتور يا تغليظ کننده مستلزم در نظرگرفت سيستم احتراق و سوخ ترساني و همين طور در نظر گرفتن تمهيداتي براي خروج دود و گازهاي حاصل از احتراق است. به طور معمول مشعل سيستمهاي آمونياکي از نوع اتمسفريک است . در اينجا اشاره به نکته اي در مورد اصطلاحاتي همچون غليظ و رقيق و قوي و ضعيف که به کرات براي شرح و بيان چرخه هاي جذبي مورد استفاده قرار مي گيرد، حايز اهميت است.
يکي از اختلافات اساسي بين چرخه جذبي سيستم هاي ليتيمي نسبت به چرخه سيستم هاي آمونياکي، مربوط به کارکرد آب است. در سيستم هاي ليتيمي آب نقش مبرد را بازي مي کند و اين در حالي است که در سيستم هاي آمونياکي، آب به عنوان جاذب مورداستفاده قرار ميگيرد. همين موضوع ممکن است موجب برخي سردرگم يها در رابطه با به کارگيري اصطلاحاتي همچون غليظ و رقيق شود. زيرا به طور کلي عادت کرده ايم که محلولي آب دار را رقيق و محلولي بدون آب را غليظ بدانيم. به عنوان مثال وقتي که آب به عنوان مبرد، جذب ليتيم برومايد ميشود، ميتوان گفت که محلول ليتيم برومايد به عنوان ماده جاذب رقيق شده است، که اين رقيق شدن توام با کاهش توان جذب ماده جاذب يا همان ليتيم برومايد است. از سوي ديگر هنگامي که در ژنراتور، ليتيم برومايد در مجاورت حرارت، آب خود را از دست ميدهد، ميتوان گفت که محلول جاذب غليظ شده است. چنانچه غليظ يا رقيق بودن را منتسب به محلول جاذب بدانيم، نمي توانيم از همين عبارات به طور دقيق در سيستم هاي آمونياکي استفاده کنيم، زيرا در اين گونه سيستمها، آب خود نقش جاذب را بازي مي کند و با جذب آمونياک، محلولي را به وجود م يآورد که بخشي از آن آمونياک است. بنابراين در واحد حجم و يا وزن از مقدار آب کاسته و به اين ترتيب بر مبناي محوريت ماده جاذب بهتر است.
در سيستم هاي آمونياکي به جاي استفاده از واژه هاي غليظ و رقيق از واژه هاي قوي و ضعيف استفاده کنيم. بنابراين محلول جاذب ضعيف، محلولي است که ظرفيت کمي براي جذب مبرد داشته باشد و برعکس محلول جاذب قوي، محلولي است که ظرفيت جذب ماده مبرد آن بالاست. در سيستم هاي ليتيمي به جاي ضعيف از واژه رقيق و به جاي قوي از واژه غليظ استفاده ميشود.
چرخه تبريد جذبي آمونياکي بسيار شبيه به چرخه سيستم هاي ليتيمي است . در اين سيستمها نيز چهار بخش اصلي اواپراتور ، ابزوربر ، ژنراتور و کندانسور وجود دارد . آمونياک در محفظه اواپراتور تبخير شده و جذب آب در محفظه ابزوربر ميشود . اين محلول به ژنراتور فرستاده مي شود و در مجاورت گرماي حاصل از شعله مستقيم و يا سيال گرم ، آب از آمونياک جدا ميشود. آب به عنوان ماده جاذب به ابزوربر و آمونياک هم پس از تقطير در کندانسور به اواپراتور باز مي گردند و بار ديگر چرخه از سر گرفته ميشو د.
همان گون ه که پيش از اين اشاره شد ، در سيستم هاي آمونياکي براي سرد کردن کندانسور و ابزوربر از هوا نيز ميتوان استفاده نمود. در مدل هاي پيشرفته تر يخچال هاي سرول از سال 1936 ميلادي به بعد استفاده از هوا براي خنک کردن ابزوربر و کندانسور کاملا رايج شد و امروزه نيز براي سيستم هاي جذبي کم ظرفيت يا پمپهاي حرارتي جذبي از کندانسورهاي هوايي استفاده ميشود.
تصوير(1)چرخه ساده اي از سيستم جذبي آمونياکي را نمايش ميدهد که از نظر کليات بسيار نزديک به سيستم جذبي ليتيمي است.















 

به چرخه ساده آمونياکي که در تصوير ( 1) نمايش داده شده است، ميتوان يک مبدل حرارتي براي متعادل سازي دماي محلول قوي و ضعيف اضافه نمود . تصوير ( 2) چرخه جذبي آمونياکي را با مبدل حرارتي نشان ميدهد. براي جداسازي هرچه بهتر آمونياک از آب و همينطور استفاده از گرماي آب خروجي از ژنراتور براي گرم کردن محلول ورودي ، از آناليزر تجزيه کننده ( رکتيفاير ) يکسوکننده استفاده مي شود. آناليزر و رکتيفاير هر دو در مسير کندانسور و بعد از ژنراتور قرار مي گيرند.
آناليزر ميتواند جزيي از ساختار ژنراتور باشد يا به صورت جداگانه به آن متصل شود . در داخل آناليزر که شبيه به يک ستون تقطير است، سطوحي به صورت طبقاتي وجود دارد که آب روي آن ها جمع شده و آمونياک در اثر گرماي ناشي از ژنراتور از آن جدا شده و به سمت بالا و دهانه خروجي حرکت مي کند. رکتيفاير نيز عملکردي مانند پيش سردکن دارد که باقيمانده بخار آب همراه با آمونياک را از آن جدا نموده و به ژنراتور باز مي گرداند. دماي 40 تا 50 درجه سانتي گراد براي جداسازي آب از آمونياک در اين مرحله مناسب است. اين گرما توسط ژنراتور تامين ميشود و همين موضوع ، موجب کاهش ضريب بهره سيستم هاي آمونياکي نسبت به سيستم هاي ليتيمي ميشود. البته عليرغم صرف انرژي، رکتيفاير به طور کامل و صد درصد موفق به تفکيک بخارآب از آمونياک نمي شود و همواره احتمال وجود مقداري بخارآب در ورودي کندانسور وجود دارد.


در ساختار سيستم هاي جذبي آمونياکي از تجهيزات کمکي ديگر مانند منبع جمع آوري آمونياک و مبدل حرارتي مبرد براي متعادل سازي دماي سيال ورودي و خروجي اواپراتور نيز استفاده ميشود. وجود مبدل حرارتي مبرد موجب مي شود که انرژي موجود در مايع خروجي از کندانسور صرف تبخير مبرد شود. با چنين تمهيدي تا حدودي انرژي مورد استفاده در رکتيفاير جبران شده و ضريب کارايي بهبود مي يابد.

 

در تصاوير ( 6) (7) ) و ( 8) چرخه جذبي آمونياکي يخچال سرول نمايش داده شده است. در اين سيستم به جز مشعل هيچ قطعه مکانيکي و متحرک ديگري وجود ندارد و سيال بر اساس تغيير حالت و وزن مخصوص و به روش ثقلي در سيستم جاري مي شود . در اين سيستم براي خنک کردن کندانسور ، ابزوربر و رکتيفاير از هوا استفاده مي شود و اواپراتور هم هواي فضاي داخل کابين يخچال را خنک ميکند. بنابراين در اين سيستم و سيستم هاي مشابه ، نه تنها آب خنک نمي شود بلکه اخذ گرما در قسمت هاي مختلف نيز توسط هوا صورت مي گيرد .
اين نوع خنک کاري کندانسور و ابزوربر ، امروزه براي پمپهاي حرارتي جذبي يا واحدهاي سرمايي آپارتماني جذبي نيز مورد استفاده قرار مي گيرد ، با اين اختلاف که در سيستم سرول وزش هوا براي خنک نمودن کندانسور و ابزوربر به صورت طبيعي انجام مي شود، د ر حالي که در سيستم هاي سرمايشي ميتوان به کمک فن ، هوا را به صورت مکانيکي به گردش انداخت.
در چرخه جذبي سرول، محلول آمونياک و آب در ژنراتور به کمک گرماي شعله مستقيم از هم جدا مي شوند اما اين فرايند به طور کامل تنها در ژنراتور صورت نمي گيرد ، بلکه بخشي از اين جداسازي تا رسيدن به خلوص مناسب در قسمت هاي بعدي ژنراتور نيز همچنان ادامه دارد . از همين رو بخشي از بخار آمونياک جدا شده از محلول مي تواند نيروي لازم براي جابجايي محلول را به وجود آورد و محلول را با خود همراه نموده و به قسمت ديگر منتقل کند.
در سيستم هاي جذبي آمونياکي کوچک و خانگي که فاقد پمپ محلول هستند، براي ايجاد تعادل در بين دو بخش فشار ضعيف )اواپراتور و ابزوربر( و فشار قوي )ژنراتور و کندانسور( از گاز سومي مانند هيدروژن استفاده مي شود. بنابراين سيستم هاي خانگي مانند يخچا لهاي سرول بي نياز از پمپيا هرگونه قطعه متحرک ديگر براي به گردش درآوردن محلول هستند. اما اين به معناي عدم کاربرد پمپ محلول در کليه سيستم هاي کم ظرفيت آمونياکي نيست. چرخه آمونياکي سرول بر مبناي قانون دالتون 24 عمل مي کند. بر اساس اين قانون، فشار کلي مخلوطي از گازها در يک فضاي بسته برابر است با مجموع فشار جزيي هر يک از گازه اي مخلوط و هر گاز تمايل دارد که به تنهايي کل فضا را اشغال کند.
بنابراين در نقاط کم فشاري که هيدروژن حضور دارد، مايع مبرد يا آمونياک مايع تبخير ميشود. تصوير (6) طرحواره ساده اي از سيستم جذبي آمونياکي - آب با گاز هيدروژن را نمايش ميدهد. مطابق اين طرحواره محلول آب و آمونياک تحت تاثير گرماي ژنراتور (QG ) قرار گرفته و آب از مسير ( 6) به ابزوربر رفته و بخار آمونياک از مسير ( 1) به سمت کندانسور مي رود. بخار آمونياک در کندانسور گرماي خود را از دست داده ( QG ) و پس از تبديل شدن به مايع از مسير ( 2) به سمت اواپراتور سرازير مي شود. فشار جزيي هيدروژن موجود در اواپراتور کمتر از کندانسور است. بنابراين مايع آمونياک تحت فشار کمتري قرار گرفته و شروع به تبخير مي کند و گرماي لازم براي بخار شدن ( QE ) را از محيط مي گيرد.
سپس مخلوط گازي آمونياک و هيدروژن از مسير ( 3) وارد ابزوربر مي شود و هيدروژن به دليل سبک بودن از مسير ( 4) بار ديگر به اواپراتور باز مي گردد. آب درون ابزوربر موجب جذب بخار آمونياک مي شود و محلول آب و آمونياک از مسير ) 5( وارد ژنراتور مي شوند تا چرخه بار ديگر از سر گرفته شود. طرحواره هاي ( 7) و ( 8) به ترتيب چرخه جذبي آمونياک - آب و هيدروژن را با جزييات بيشتري نمايش ميدهند.


با روشن شدن مشعل و گرم شدن ژنراتور ( 1) ، بخار گرم آمونياک متصاعد شده و از طريق لوله ( 10 ) که لوله پمپ خوانده مي شود به بالا رفته و به همراه خود محلول را به جداکننده (11 ) مي برد. بيش تر محلول که به کمک بخار آمونياک به اين محفظه رانده شده ، در قسمت زيرين آن جمع شده و پس از گذر از مبدل حرارتي ( 9) به ابزوربر ( 4) مي رود اما بخار آمونياک به دليل سبکي در بالاي محفظه جداکننده (11 ) جمع مي شود و از طريق لوله مياني جداکننده به آناليزر ) 6( وارد ميشود . چنانچه به همراه بخار آمونيا ک، بخار آبي هم باشد ، در آناليزر از آن جدا مي شود و بخار داغ و نسبتا خالص آمونياک به سمت بالا حرکت نموده و وارد رکتيفاير ( 7) ميشود. در اينجا رکتيفاير به کمک جريان طبيعي هوا خنک مي شود و باقيمانده بخارآب احتمالي نيز به طور کامل از بخار آمونياک جدا شده و به آناليزر بازگشته و بعد از گذر از مبدل حرارتي به ابزوربر باز مي گردد .
بنابراين عمليات جداسازي آب از آمونياک طي سه مرحله و به ترتيب در ژنراتو ر، آناليزر و رکتيفاير صورت مي گير د. بخش عمده جداسازي در ژنراتور و در مجاورت شعله يا منبع گرمايي ديگر انجام مي شود و در مراحل بعد عمل جداسازي بر اساس وزن مخصوص و تقطير صورت مي گيرد .
در هر حال، حاصل کار اين مراحل جداسازي آب از آمونياک است . در هر يک از اين مراحل، آب جدا شده به سمت ابزوربر روان مي شود و بخار آمونياک هم به سمت با لا و به طرف کندانسور حرکت ميکند . در کندانسور ( 2) بخار آمونياک در مجاورت هواي خنک تقطير شده و به سمت اواپراتور روان مي شود. در کندانسور بخش عمد هاي از بخار گرم آمونياک تقطير ميشود و به صورت ثقلي وارد قسمت (3a ) اواپراتور ميشود و بخش ديگري از بخار آمونياک که هنوز تقطير نشده به قسمت فوقاني کندانسور ( 2b ) رفته و در آنجا تقطير مي شود وسپس وارد اواپراتور مي شود. در بالاترين نقطه سيستم، هيدروژن جمع آوري ميشو د. آمونياک مايع وارد شده به اواپراتور با اخذ گرما از هواي داخل فضاي يخچال مجددا بخار شده و جذب آب موجود در ابزوربر( 4) مي شود .
گاز هيدروژن که به مقدار زياد وارد اواپراتور مي شود به تبخير آمونياک در دماهاي پايين کمک مي کند و تحت اين شرايط اواپراتور مي تواند موجب يخ زدن آب در جايخي يخچال شود . هرچه مقدار هيدروژن بيش تر و مقدار آمونياک کمتر باشد ، دستيابي به دماهاي پايين تر و سرماي بيشتر آسان تر و بهتر صورت مي گير د. بخار ناشي از تبخير آمونياک با هيدروژن مخلوط شده و از آنجا که وزن مخلوط آن از هيدروژن بيش تر است از طريق بخ شمياني مبدل گرمايي گاز ( 8) به ابزوربر ( 4) مي رود. مخلوط هيدروژن و آمونياک که از بخش مياني مبدل ( 8) عبور مي کند به صورت مستمر موجب کاهش دماي گاز هيدروژني مي شود که در جدار بيروني مبدل به سمت بالا حرکت ميکند.


آب جداشده در مراحل ژنراتور ، آناليزر و رکتيفاير نيز پس از گذر از مبدل حرارتي ( 9) به ابزوربر ( 4) باز مي گردد . در ابزوربر آمونياک جذب آب مي شود و اين محلول بار ديگر از مسير مبدل حرارتي و آناليزر ( 6) به ژنراتور مي رود تا چرخه بار ديگر از سر گرفته شود. هيدروژن نيز به دليل اين که در آب حل نميشود از طريق مسير ( 8) به اواپراتور باز مي گردد. تصوير ( 9) چرخه سرمايش نوعي سردکننده جذبي آمونياکي آپارتماني را نمايش مي دهد که در آن، کندانسور به وسيله هوا خنک ميشود و اواپراتور نيز هواي خنک توليد ميکند.
ژنراتور اين سيستم از نوع شعله مستقيم و گازسوز است. در اين سيستم، نسبت حجمي آب به عنوان ماده جاذب به آمونياک به عنوان ماده مبرد، دو برابر است. وجود اوريفيس هاي محدودکننده ( Restrictor ) در اين چرخه موجب کنترل فشار محلول و مبرد ميشود.
در اين چرخه بخار مبرد آمونياک پس از خروج از ژنراتور، وارد محفظه سطح بندي ( Leveling Chamber ) آناليزر مي شود و آب جدا شده نيز به ابزوربر ميرود. در محفظه سطح بندي آناليزر، با آرام شدن جريان بخار، آب هم راه آمونياک از آن جدا شده و مبرد براي تکميل عمليات جداسازي وارد رکتيفاير مي شود. در رکتيفاير، بخ ار آب باقي مانده نيز در اثر تقطير از آمونياک مبرد جدا شده و به آناليزر ژنراتور باز مي گردد. بخار آمونياک )مبرد( نيز پس از گذر از رکتيفاير وارد کندانسور مي شود. آمونياک مايع پس از گذر از اوريفيس محدودکننده به مبدل حرارتي وارد مي شود. مبرد مايع در اواپراتور، گرماي هواي عبوري را که توسط فن دميده ميشود، گرفته و بار ديگر به صورت بخار درآمده و جذب مايع جاذب )آب( که در ابزوربر قرار دارد، ميشود.
در اين سيستم محلول ابزوربر نيز به وسيله هوا خنک مي شود. در واقع بخشي از کويل کندانسور مختص حرکت جريان محلول ابزوربر است. فشار سيستم و نيروي لازم جهت گردش محلول بين ابزوربر، کويل خنک کننده و ژنراتور توسط پمپ محلول ايجاد مي شود. پمپ محلول، سيال را از کف ابزوربر مکيده و پس از گذر آن از کويل هوا - خنک، آن را به ژنراتور مي رساند. اين پمپ از نوع جا به جايي مثبت و ديافراگمي است که مي تواند فشاري بين 0 تا 0-2757.9kpa) 400psig ) را به صورت ضرباني به وجود آورد. در هر دو سمت پمپ از شير يک طرفه استفاده مي شود تا ضمن جلوگيري از پس فشار در سمت دهش، طي عمل کرد ضرباني مانع از ايجاد کاويتاس يون در سمت مکش شود. تحت فشار 0 psig شير يکطرفه سمت مکش باز شده و بخش بالاي ديافراگم از محلول پر ميشود تا جاي يکه ديافراگم به سمت پايين خم شده و موجب ايجاد فشار در بخش زيرين مي شود. با ايجاد فشار در بخش زيرين، محلولي که در اين قسمت وجود دارد به خارج از پمپ هدايت شده و اين فرايند ضرباني به طور مستمر باعث مکش و رانش محلول مي شود.

 

سيستم هاي آمونياکي ممکن است يک يا چند مرحله اي باشند.

درمجموع و در نگاهي کلي ميتوان گفت که سيستم هاي جذبي آمونياکي از نظر ساختار و چرخه سرمايش پيچيده تر از سيستم هاي جذبي ليتيمي هستند . دامنه دمايي مورد نياز ژنراتور سيستم هاي آمونياکي در حالتي که از کندانسور و ابزوربر هواخنک استفاده کنند بين 125 تا 170 درجه سانتي گراد ( 257 تا 338 درجه فارنهايت) است و اين مقدار در صورت استفاده از کندانسور و ابزوربر آب خنک شو ، بين 80 تا 120 درجه سانتي گراد ( 176 تا 248 درجه فارنهايت) است. ضريب کارايي اين نوع سيستمها بين 0.5 تا 0.6 است و در مجموع ضريب کارايي آ نها تقريبا نزد يک به سيستمهاي جذبي ليتيمي يک اثره است. البته هما نطور که در ادامه خواهد آمد، ضرايب کارايي انواع مختلف سيستم هاي ليتيمي تفاوت هاي قابل توجه اي نسبت به هم داشته و در ميان آن ها سيستم هاي يک اثره کم ترين ضريب کارايي را دارند .
در سيستم هاي آمونياکي نيازي به تامين خلأ و کاهش فشار وجود ندارد ، بلکه برعکس فشار سيستم به اندازه قابل توجه اي بالا است. بنابراين اس تفاده از مصالحي که مقاومت کافي در مقابل اين مقدار فشار را داشته باشند بسيار ضروري است . يکي از تفاوت هاي مهم بين چيلره اي جذبي ليتيمي و آمونياکي مربوط به چگونگي تغذيه آب برج خنک کن است . در چيلرهاي ليتيمي آب برج خنک کن ابتدا وارد ابزوربر شده و پس از عبور از آن وارد کندانسور مي شود اما در چيلرهاي آمونياکي قضيه برعکس است . در اين نوع چيلرها براي کاهش فشار در بخش فشار بالا که شامل ژنراتور ، آناليز ر، رکتيفاير و کندانسور مي شود ، آب برج خنک کن ابتدا وارد کندانسور شده و سپس از ابزوربر مي گذرد. اگرچه مي توان براي رکتيفاير، کندانسور مجزايي نيز در نظر گرفت . در چيلرهاي آمونياکي پديده تبلور روي نميدهد ، از اين رو کنترل آب برج خنک کن در آ نها ساده تر است.























سيستم سرمايش جذبي با مبرد آب و جاذب جامد

به جرات ميتوان گفت که سرمايش جذبي اولين بار با ماده جاذب جامد شناخته شد . مايکل فاراده 25 در سال 1824 ميالدي در حين انجام يک سلسله آزمايشات براي تبديل و شناخت گازهاي پايدار با پديده سرمايش جذبي روبرو شد . او مي دانست که پودر کلريد نقره در جذب آب و آمونياک بسيار موثر عمل ميکند . بنابراين براي تعيين پايداري آمونياک ، در يک لوله خميده مطابق تصوير ( 10 ) کلريد نقره را در مجاورت گاز خشک آمونياک قرار داد و پودر نقره تمامي آمونياک را جذب نمو د. فاراده يک سر لوله را که حاوي مخلوط بود حرارت داد و سر ديگر آن را با آب، سرد کر د. گرما آمونياک را از مخلوط جدا کرد و آمونياک جدا شده، در اثر سرماي آب در سر ديگر لوله به صورت مايع جمع آوري شد . فاراده به گرما دادن سر ديگر لوله ادامه داد تا مقدار کافي آمونياک مايع به دست آورد.


پس از انجام عمليات و خاموش کردن شعله و سرد شدن کلريد نقره ، آمونياک مايع سريعا و بدون اين که فرصتي به فاراده براي ادامه تحقيقاتش بدهد ، شروع به جوشش نموده و با تبديل شدن به گاز بار ديگر جذب کلريد نقره ش د و اثر بسيار سردي در انتهاي لوله از خود باقي گذاشت . فاراده نتيجه ساده اي گرفت ، تبخير آمونياک مايع و جذب سريع آن توسط کلريد نقره موجب اخذ گرما از محيط که همان لوله آزمايش باشد ، شده بود .
اگرچه قدمت شناخت سرمايش جذبي با ماده جامد بسيار بيش تر است ، اما به کارگيري فناوري مربوط به آن براي تامين سرمايش ساختمان ها چندان قدمتي ندارد و اولين نمونه آن در سال 1986 تحت عنوان 26ADC به بازار عرضه شد . ماده مبرد در اين گونه سيستم ها آب و ماده جاذب سيليکاژل است. گرماي ژنراتور هم از طريق آب گرم 50 تا 90 درجه سانت يگراد ) 122 تا 194 درجه فارنهايت( تامين ميشود . دماي آب سرد خروجي از آ نها مي تواند تا 3.3 درجه سانتي گراد ( 38 درجه فارنهايت) کاهش يابد. ضريب کارايي اين سيستمها بين 0.68 تا 0.75 است و از اين نظر مي توانند رقباي سرسختي براي چيلرهاي يک اثره ليتيمي باشند. در حال حاضر توليد آن ها محدود و کاربردهاي آن چندان فراگير نشده است. يکي از معايب اين سيستم حجم نسبتا زياد آن است . به همين دليل بيش از ظرفيت هاي 25 تا 180 تن تبريد مورد استفاده قرار نمي گيرند .
از ديگر معايب بزرگ اين سيستمها وجود چهار شير در مدار چهار محفظه اصلي است که احتمال بروز عيب در داخل چيلر را افزايش داده و اين مشکل با توجه به عدم د سترسي به اين شيرها مضاعف مي شود. در ادامه اين قسمت با اين شيرها و دليل به کارگرفتن آن ها در ساختار اين گونه چيلرها آشنا خواهيم شد.
چيلرهاي جذبي سيليکاژلي با محيط زيست سازگار بوده و هيچ گونه تاثيرات زيانباري ندارند . از نظر ساختار و فرايند به راحتي در انواع سيستمهايي که به نوعي از انرژي هاي نو و تجديد پذير بهره مي گيرند ، جاي گرفته و مي توانند به عنوان پمپ هاي حرارتي نيز مورد استفاده قرار گيرند. مصرف برق اين چيلرها بسيار کم است . به عنوان مثال چيلري از اين نوع به ظرفيت 180 تن تبريد تنها نيازمند 400 وات يا 0.4 کيلو وات است . اين گونه چيلرها تنها داراي دو پمپ کوچک براي ايجاد خلأ و گردش ماده مبرد )آب( هستند و به غير از چهار شير داخلي هيچ گونه قطعه متحرک و مستهلک شونده اي در ساختار آ نها به کار نرفته است و به همين دليل هزينه راهبري آ نها نسبتا کم و عمر مفيدشان زياد است و در عين حال تجهيزاتي بي سرو صدا و بدون ارتعاش هستند. در اين چيلرها نيز براي تبخير آب در اواپراتور بايد فشار بين 20 تا 10 ميلي متر جيوه کاهش يابد.

موضوع خوردگي نيز در اين سيستمها به نسبت چيلرهاي ليتيمي يا آمونياکي منتفي است و از اين جهت برتري غير قابل انکاري نسبت به ساير سيستمها دارند . با توجه به حذف مبدل حرارتي، سيستم ضد کريستال ، حذف پمپ ابزوربر و ژنراتور و همين طور بخشي از کنترل کننده ها، ساختار اين گونه چيلرها بسيار ساده تر است . ماده جاذب سيليکا ژل نيز به دليل عمر طولاني )در حدود 30 سال( و عدم نياز به تعويض ارزان تر و پايدارتر است.
پمپ مبرد در چيلرهاي ليتيمي دايم در حال کار است، در حاليکه در چيلرهاي سيليکاژلي پمپ مبرد تنها در زمان بي باري چيلر در مدار قرار مي گيرد . در چيلرهاي ليتيمي براي کنترل آب گرم ورودي به ژنراتور از شير سه راهه استفاده مي شود در حالي که در چيلرهاي سيليکاژلي کنترل آب گرم ورودي به وسيله شير پروانه اي که شيري ساده تر با راهبري آسان تر است، به کار گرفته ميشو د. البته در هر دو گونه چيلر براي کنترل آب گرم ورود ي ميتوان از درايو کنترل دور بر روي پمپ ها نيز استفا ده نمود. زمان راه اندازي چيلرهاي سيليکاژلي بسيار کوتاه و در حد 7 دقيقه است و به هنگام خاموش شدن نيز نيازي به در نظر گرفتن زماني براي رقيق سازي ند ارند و اين در حالي است که در چيلرهاي ليتيمي ، زمان راه اندازي 30 دقيقه و زمان رقيق سازي به هنگام توقف کار دستگاه حد اقل 15 دقيقه است. چيلرهاي سيليکاژلي نيازي به مواد بازدارنده ، ضد خورندگي و افزايش بازده، مانند ليتيم کرومات يا الکل ندارند


. شبکه آب برج خنک کننده چيلرهاي سيليکاژلي نيازمند کنترل کننده هاي دما و دبي گران قيمت نيستند و به دليل عدم امکان تبلور ماده جاذب، حساسيت ويژ هاي براي کنترل دقيق آب برج و همين طور آب گرم ورودي به ژنراتور وجود ندارد ، مگر اينکه کنترل آن ها به دليل کاهش يا افزايش ظرفيت سرمايشي باشد .
سيليکاژل به عنوان ماده جاذب رطوبت ، نوعي فرآورده صنعتي است که توسط والتر پاتريک 27 استاد شيمي دانشگاه جان ها پکينز مريلند به سال 1919 ميلادي ساخته شد .
سطح تماس سيليکاژل بسيار زياد و ماده اي موثر براي جذب رطوبت است. سيليکاژل پس از اشباع توسط بخارآب در دماي 120 درجه سانتي گراد ) 250 درجه فارنهايت( بار ديگر به طور کامل احيا شده و خواص جذب سريع را باز مي يابد . اين ماد ه کاربردهاي فراواني دارد و تنها يکي از کاربردهاي آن در تهويه مطبوع )فارغ از رطوبت گيرهاي لانه زنب وري( در چيلرهاي جذبي با ماده جاذب جامد است. اين ماده مصنوعي، سمي و قابل اشتعال نيست و از اين نظر ماده ايمن و بي خطري محسوب مي شود . چگالي آن بين 0.5 تا 0.7 کيلوگرم بر ليتر است و در رطوبت نسبي صد در صد ، 40 درصد جرم يا 50 تا 70 درصد حجم خود بخار آب جذب ميکند . ظرفيت گرمايي ويژه سيليکاژل 1.13 کيلوژول بر کيلوگرم کلوين و گرماي مورد نياز براي احيا ، به ازاي هر کيلوگرم آب خارج شده از آن ، تقريبا 4800 کيلوژول است.


چيلرهاي جذبي سيليکاژلي که ميتوان آن ها را چيلرهاي جذب سطحي هم خواند، مانند ساير چيلرهاي جذبي داراي چهار محفظه اصلي هستند با اين تفاوت که در آن ها محفظه ژنراتور و ابزوربر به طور ثابت وجود ندارد، بلکه دو محفظه يک و دو که در تصوير ) 11 ( نمايش داده شده است به طور مشترک و متناوب نقش ابزوربر و ژنراتور را بازي مي کنند؛ زيرا اساسا ماده جاذب جامد قابليت انتقال و گردش را در سيستم ندارد ، بنابراين مي بايد در جاي خود هم عمل جذب را انجام دهد و هم احيا شو د. از اين رو بهتر است آ نها را مبدل هاي حرارتي يک و دو بناميم . اما دو محفظه اواپراتور و کندانسور تقريبا با همان سا زو کار چيلرهاي ديگر در اين نوع چيلر هم وجود دارد . سرد و گرم کردن متناوب دو مبدل حرارتي و تغيير مسير جريان آب برج و آب گرم و همچنين به کارگيري شيرهاي يکطرفه که معکوس يکديگر عمل مي کنند بر پيچيدگي کنترل اين گونه چيلرها افزوده است. اگر به کارگيري شير پروانه اي را به جاي شير سه راهه در مسير آبگرم نوعي مزيت براي آن بدانيم ، به طور قطع بايد عملکرد متناوب شيرهاي داخلي و تغييرات مسير جريان را هم نوعي عيب به شمار آوريم .
براي درک بهتر چرخه چيلرهاي سيليکاژلي بهتر است بار ديگر آزمايش فاراده را به ياد آوريم. در آن آزمايش وقتي فاراده سر لوله اي که در آن کلريد نقره وجود داشت را به کمک شعله گرم مي کرد ، گاز آمونياک از آن جدا شده و درسر ديگري که توسط آب سرد مي شد جمع شد . بنابر اين به طور همزمان يک بخش از لوله گرم و بخش ديگر سرد مي شد . با خاموش شدن شعله و سردشدن کلريد نقر ه، بلافاصله آمونياک مايع تبديل به گاز شده و جذب کلريد نقره شد . نکته مهم در اين آزمايش ثبات مکاني کلريد نقره است . در واقع با گرم و سردشدن کلريد نقره ، عمل جذب و دفع به تناوب صورت مي گرفت. در چيلرهاي جذبي سيليکاژلي نيز محل ماده جاذب ثابت بوده و سيليکاژل براي جذب و احياي مجدد جابه جا نمي شود ، بلکه در همان مکان به تناوب گرم يا سرد ميشود . به طور قطع نمي توان يک مخزن حاوي سيليکاژل را به صورت همزمان گرم يا سرد نمود .

چنين عملي منجر به توقف چرخه پيوسته مي شود. چنانچه پيوستگي چرخه مورد نظر باشد که هست، حتما مي بايد از دو مخزن حاوي سيليکاژل استفاده کنيم که همواره يکي از آ نها گرم و ديگري سرد شو د. به اين ترتيب وقف هاي در چرخه پديد نيامده و عمل جذب و دفع به طور پيوسته انجام خواهد شد . به همين دليل نمي توان به طور مشخص هر يک از اين محفظه ها را ابزوربر يا ژنراتور ناميد. همان گونه که پيش از اين آمد بهتر است اين محفظه هاي دو جنسي را مبدل هاي يک و دو بناميم .
با اين اوصاف مي توان انتظار داشت که تمامي فرايندهايي که قرار است در اين محفظه ها روي دهد نيز به تناوب معکوس يکديگر باشد. همان گونه که در تصوير ) 12 ( مشخص است ، هر يک از اين مبدل ها داراي دو معبر هستند که آن ها را از يک سو به اواپراتور و از سوي ديگر به کندانسور مرتبط ميکند . اين معابر توسط شيرهاي يکطرفه اي باز و بسته مي شوند و ارتباط لازم برقرار مي شود. وقتي معبر مبدل يک به سمت اواپراتور باز ميشود ، در همان زمان معبر مبدل دو به سمت اواپراتور بسته و در عوض معبر مبدل دو به سمت کندانسور باز خواهد بود . در واقع باز و بسته شدن معابر در دو مبدل معکوس يکديگر و به صورت ضربدري است . معبر پايين مبدل يک و معبر بالاي مبدل دو با هم و معبر بالاي مبدل يک و معبر پايين مبدل دو نيز با هم باز و بسته مي شوند .

تنها يک حالت مشترک براي اين چهار معبر وجود دارد و آن حالتي است که همگي آ نها به هنگام تغيير مدار آب گرم و سرد بسته باشند. براي سرد و گرم کردن متناوب هر يک از مبدل ها نيز لازم است تا مسير آب سرد برج خنک کننده و آب گرم نيز به تناوب در آن ها تغيير کند . ارتباط آن ها با اواپراتور و کندانسور در چيلر جذبي سيليکاژلي تصوير ( 13 ) چرخه ساده اي شامل چهار مرحله از عملکرد چيلر جذبي سيليکاژلي را نمايش ميدهد. در مراحل مياني عمل تغيير مدار آب سرد و گرم روي مي دهد که طي آن تمامي معابر ارتباطي بين مبد لها از يک سو و کندانسور و اواپراتور از سوي ديگر بسته است . در مراحل بالا و پايين نيز ارتباط بين مبدل ها با کندانسور و اواپراتور به صورت معکوس برقرار است . اين به معناي آن است که به طور همزمان وقتي در مرحله يک (بالا) مبدل 2، مشغول جذب بخار آب ايجاد شده در اواپراتور است، مبدل شماره 1 بخار آب جذب شده از مرحله پيشين را جهت انجام عمليات تقطير در اختيار کندانسور قرار مي دهد و همچنين در مرحله سه پايين نيز همين کار به صورت معکوس انجام ميشو د.

 


شرکت تاسیساتی آب و آتش سپاهان / بخش پژوهش

 

www.azenasanatparsian.com

کلیه حقوق متعلق به شرکت آزنا صنعت پارسیان می باشد. کپی برداری از مطالب سایت بلامانع است. 
Copyright (c) 2010, Azena Webmaster Group. All rights reserved.