مقالات, صنایع برودتی, قطعات, چیلر

اکونومایزر در چیلر چه وظیفه‌ای دارد؟

اکونومایزر در چیلر

اکونومایزر یک مبدل حرارتی است که بیشتر در طراحی بویلرها کاربرد دارد. امّا امروزه از این دستگاه در چیلر ها نیز استفاده می شود. استفاده از Economizer به این خاطر صورت می گیرد که ظرفیت سرمایشی سیستم را بالاتر برده، کارایی آن را افزایش دهد. این مبدل های حرارتی در کل باعث ایجاد ساب کولینگ (Sub cooling) شده، با ساز و کاری مشخص مایع مبرد را پس از عبور از کندانسور به مایع فوق سرد تبدیل می کند. این عمل به دو دلیل باعث خنک سازی بیشتر چیلر می شود. در مرحلۀ نخست استفاده از آن باعث افزایش ظرفیت سرمایشی سیستم می گردد. و در مرحلۀ دوم، کنترل کاربر را روی شیر انبساط بیشتر می نماید. در ادامه به معرفی سیستم اکونومایزر در چیلر خواهیم پرداخت و با انواع اکونومایزر قابل استفاده در چیلر آشنا خواهیم شد.

فرایند ساب کولینک و کمک به بهبود کارایی چیلرها

مهم ترین دلیلی که از اکونومایزر در چیلر ها استفاده می شود، افزایش ساب کولیننگ در چیلر است. برای اینکه بهتر متوجه کاربرد Economizer شویم، بهتر است در ابتدا با اهمیت ساب کولینک آشنا گردیم. ساب کولینگ را در علم انتقال حرارت به این صورت تعریف می کنند:

سرد کردن بیش از اندازۀ مایع مبرد، پس از کندانسور در فشار ثابت و بردن مایع به زیر دمای اشباع آن.

انجام عمل ساب کولینگ در چیلرها منجر به دو نتیجۀ مهم می شود. در درجۀ اول ساب کولینگ باعث افزایش ظرفیت سیستم شده و عملکرد آن را بهبود می بخشد. به طوری که بدون تغییر قدرت کمپرسور و یا اندازۀ چیلر می توان عملکرد دستگاه را تا بیست درصد بهبود بخشید. افزایش ساب کولینگ در چیلر در حقیقت به معنای افزایش ظرفیت مبرد در جذب حرارت است.

نتیجۀ دومی که ساب کولینگ در بر دارد، کنترل بهتر شیر انبساط است. به شکلی که از فیشینگ سیال مبرد قبل از شیر انبساط جلوگیری می کند. برای انجام ساب کولینگ از چند طریق می توان اقدام نمود. برای مثال می توان اندازۀ کندانسور را برای این منظور افزایش داد و یا از فن هایی با قدرت های بالاتر استفاده کرد؛ که در حالت کلی امری هزینه بر بوده و همچنین اندازه های دستگاه را به شکل چشمگیری افزایش می دهد. یکی دیگر از راه های ساب کولینگ در چیلر، استفاده از Economizer است.  امروزه استفاده از اکونومایزر در چیلر های هوا خنک نسبت به دیگر چیلرها مرسوم تر است.


توصیه می کنیم در صورت تمایل این مقاله را نیز مطالعه کنید : اکسپنشن ولو و انواع آن


آشنایی با اکونومایزر ها

در حالت کلی اکونومایزر در چیلر را به این صورت تعریف می کنند :

اکونومایزر دستگاهی است که موجب می شود تا میزان مصرف انرژی در چیلر کاهش یافته و همچنین راندمان آن در مجموع افزایش یابد.

این دستگاه می تواند به دو صورت به ساختمان چیلر اضافه شود. اگر Economizer به صورت مستقیم روی چیلر نصب شود و ساختمان آن تغییر کند، به آن اکونومایزر داخلی می گویند. در مقابل داخلی، یک اکونومایزر خارجی نیز وجود دارد که این جزء معمولاً روی سیستم گردش آب نصب می شود. معمولاً در چیلرهای هوا خنک از مدل خارجی استفاده می شود؛ که در صنعت به این نوع خاص از فریکولینگ نیز می گویند.

استفاده از چیلرها اگرچه در مرحلۀ اول شاید اقتصادی به نظر نرسد و یک هزینۀ اضافی روی دست خریدار بگذارد، اما این هزینۀ اولیه با توجه به میزان صرفه جویی در دورۀ استفاده از چیلر جبران می شود. به طور معمول با استفاده از اکونومایزر، از حجم دیگر تجهیزات چیلر کاسته می شود و در دیگر هزینه های آن صرفه جویی به عمل می آید.

انواع اکونومایزر در چیلر

استفاده از اکونومایزر در ساختمان چیلر ها می تواند با طراحی های متفاوتی انجام شود. در چیلرهای ساده، مایع مبرد در خط لوله چرخش می کند و در یک سیکل مشخص مسیری یکسان را طی می نماید. اما در چیلرهای Economizer مقداری از این سیال مبرد از خط لولۀ اصلی جدا شده و وارد فرایند دیگری می شود. استفاده از Economizer به سه شکل انجام می گیرد که به قرار زیر است:

  • طراحی به صورت فلش تانک
  • طراحی به صورت مبدل حرارتی
  • طراحی به صورت فلش تانک و مبدل حرارتی در کنار هم

در ادامه به معرفی هر یک از این سه شکل طراحی خواهیم پرداخت.


پیشنهاد می شود این مقاله را نیز بخوانید : کندانسور ، اواپراتور و انواع آن


طراحی چیلر اکونومایزر با استفاده از فلش تانک

قدیمی ترین نوع Economizer طراحی شده در چیلرها، استفاده از فلش تانک است. این فناوری نخستین مرتبه توسط شرکت کریر و در سال 1997 مورد استفاده قرار گرفت. شرکت یورک نیز از جمله شرکت هایی است که همین فناوری را بهبود بخشیده و از آن استفاده می کند. هدف اصلی استفاده از اکونومایزرهای فلش تانکی، افزایش قدرت سرمایش چیلرها و بهبود کارایی و عملکرد آن است. طراحی این نوع از اکونومایزرها به این صورت است که یک فلش تانک به همراه یک شیر انبساط درست پس از کندانسور نصب می شود. همچنین از سر فلش تانک خط لوله ای برای برگشت سیال گازی به کمپرسور در نظر گرفته می شود. این سیستم بدون اینکه موجب افزایش سایز کمپرسور شود و یا فشار کاری کمپرسور را تغییر دهد، موجب افزایش بهره وری چیلر می شود. در این اکونومایزرها، سیال پس از عبور از کندانسور وارد شیر انبساط می شود. که این عمل باعث کاهش فشار سیال و پایین آمدن دمای آن می شود. در این مرحله سیال وارد فلش تانک شده، به دو فاز گازی و مایع در می آید. مایع اشباع موجود در فلش تانک نیز پس از عبور از شیر انبساط و کاهش فشار به سمت اواپراتور می رود. سیال گازی نیز بلافاصله به کمک خط لولۀ در نظر گرفته شده به کمپرسور فرستاده می شود. در این مرحله، کمپرسور عمل تراکم را روی سیال مبرد در جریان انجام داده، دما و فشار آن را تا حد زیادی بالا برده است. حال این سیال فوق گرم با سیال ارسالی از فلش تانک مخلوط می گردد. که در نتیجه دمای کمپرسور و بخار موجود در آن کاهش می یابد. این عمل باعث بهبود کارایی کمپرسور و در نتیجه بهبود کارایی چیلر می شود.

طراحی چیلر اکونومایزر با استفاده از مبدل حرارتی

نوع دیگری از Economizer در چیلرهاست که به جای فلش تانک به کمک یک مبدل حرارتی طراحی می شوند. در این نوع از طراحی هیچ تغییر فازی صورت نگرفته، بین فاز سیال مبرد هیچ تفاوتی وجود ندارد. طراحی سیستم تنها به کمک تقسیم جریان اصلی سیال مبرد صورت می گیرد. جریان سیال پس از عبور از کندانسور به دو بخش تقسیم می شود. بخش فرعی جریان با دبی کمتر وارد یک شیر انبساط شده، دما و فشار آن کاهش می یابد. سپس این جریان خنک شده، در یک مبدل حرارتی در تماس با خط اصلی جریان قرار می گیرد. زمانی که این دو خط جریان با هم تماس پیدا می کنند، سیال خط فرعی تماماً تبخیر شده، مجدداً به کمپرسور فرستاده می شود. جریان اصلی سیال هم پس از عبور از این مبدل حرارتی خنک شده، وارد شیر انبساط می شود. سپس بعد از عبور از این شیر انبساط وارد اواپراتور می گردد. به خاطر انجام عمل ساب کولینگ که روی جریان اصلی سیال صورت می گیرد، در نتیجه ظرفیت سرمایشی چیلر افزایش یافته، راندمان آن بالاتر می رود.

طراحی چیلر اکونومایزر با استفاده از فلش تانک و مبدل حرارتی

نوع سوم چیلرهای اکونومایزری، طراحی چیلر به کمک استفادۀ همزمان از فلش تانک و مبدل حرارتی است. در این نوع از سیستم ها باید از چیلرهایی با یک کمپرسور سه مرحله ای صورت بگیرد. به این شکل از دو Economizer همزمان بهره برده می شود که اولی در فشارهای بالا و دومی در فشارهای پایین مورد استفاده قرار می گیرند. استفاده همزمان از دو اکونومایزر سبب می شود که کمپرسور حتی در فشارهای پایین نیز گاز کمتری را متراکم کند و کار آن کاهش یابد. استفاده همزمان از دو اکونومایزر می تواند تأثیر بیشتری روی میزان کارایی کمپرسور داشته باشد. امّا فقط زمانی این طراحی مقرون به صرفه است که اندازۀ چیلر و میزان مصرف انرژی آن بالا باشد. در حقیقت بیشتر در چیلرهای صنعتی از این نوع طراحی بهره برده می شود.

جمع بندی

Economizer یکی از تجهیزات جانبی است که می توان آن را روی چیلرها سوار کرد و میزان عملکرد آن را بهبود بخشید. کاری که اکونومایزر انجام می دهد در حقیقت افزایش میزان ساب کولینگ در چیلر است که دو نتیجۀ مهم را در بر دارد. در مرحلۀ اول استفاده از Economizer باعث می شود میزان ظرفیت سرمایشی چیلر افزایش یابد. این عمل همچنین باعث می شود کنترل شیر انبساط چیلر بهتر صورت بگیرد. به شکلی که تا حد زیادی از عدم اتفاق افتادن فلشینگ پس از شیر انبساط اطمینان حاصل می شود.

این دستگاه ها به صورت های متفاوتی طراحی می شود. استفاده از فلش تانک یا مبدل حرارتی دو نوع متداول تر استفاده از اکونومایزر در چیلر هاست. همچنین می توان در چیلرها به طور همزمان از فلش تانک و مبدل حرارتی استفاده کرد. این کار میزان عملکرد دستگاه را بیشتر می کند؛ اما فقط در چیلرهای بزرگ و صنعتی قابل استفاده است.

نوشته های مشابه

3 دیدگاه در “اکونومایزر در چیلر چه وظیفه‌ای دارد؟

  1. مهدیار خلیل زاده گفت:

    با سلام و تشکر بابت مطالب مفید سایتتون
    بابت اینکه در طراحی از کدام نوع نوع اکونومایزر استفاده کنیم چه معیار هایی رو باید در نظر بگیریم؟

    1. منوا یغیکیان گفت:

      با سلام؛
      در طراحی اکونومایزر و به طور کل مبدل‌های حرارتی معیارهای مختلفی باید مد نظر قرار گیرد. از جمله آن‌ها می‌توان به نیاز طراحی، دما و فشار کارکرد، هزینه، شرایط خوردگی و فرسایشی و.. اشاره کرد.

  2. امیر فلاحی گفت:

    بسیار عالی و مفید

دیدگاهتان را بنویسید

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