دستگاه چیلر Chiller که معادل فارسی آن خنک‌کننده میباشد وسیله‌ای است که حرارت را از یک مایع که معمولاً آب است می‌گیرد تا دمای آن کاهش یابد. این آب خنک شده در ادامه برای خنک‌کاری در هواسازها و یا فن کویل‌ها، به منظور تهویه مطبوع استفاده می‌شود. چیلرها به دو دسته تقسیم می‌شوند: چیلر جذبی و چیلر تراکمی. در چیلرهای تراکمی انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی مورد نیاز سیکل تبدیل شده و عمل سرمایش انجام می‌گیرد. در سیستم تبرید جذبی اما از انرژی گرمایی برای عمل برودت استفاده می‌شود. در این مقاله قصد داریم با سیکل تبرید جذبی ، انواع آن و روش کارشان آشنا شویم.
سیکل تبرید جذبی
وجه تسمیه سیستم جذبی، جذب آب مقطر توسط لیتیوم بروماید است. در سیکل چیلر جذبی ابتدا آب مقطر در فشار خلا با جذب گرما از آب تبخیر می‌شود که این کار باعث خنک شدن آب می‌شود. بخار تبخیر شده توسط لیتیوم بروماید جذب و باعث اشباع شدن آن می‌شود. حال محلول اشباع شده لیتیوم بروماید توسط پمپ جاذب به ژنراتور فرستاده می‌شود. در ژنراتور توسط گرما محلول لیتیوم بروماید از آب جدا شده و مجدداً برای جذب بخار آب به جاذب برگردانده می‌شود. بخار آب جدا شده از آن که دارای حرارت جذب شده از آب چیلر میباشد، جهت دفع گرما به کندانسور فرستاده می‌شود و پس از آن آماده است تا دوباره به اواپراتور برگرد تا گرما جذب کند.
سیکل تبرید جذبی بر حسب عملکرد ژنراتور، به سه دسته تقسیم می‌شوند:
- سیکل جذبی تک اثره
- سیکل جذبی دو اثره
- سیکل جذبی سه اثره (فقط در مقیاس آزمایشگاهی)
هم‌چنین سیستم تبرید جذبی بر حسب منبع حرارتی آنها به چهار دسته تقسیم می‌شوند:
- سیستم جذبی با آب گرم
- سیستم جذبی با آب داغ
- سیستم جذبی با بخار آب
- سیستم جذبی شعله مستقیم
در مجموعه دسته بندی‌های گفته شده، اکثر چیلرهای جذبی موجود را می‌توان به چهار نوع تقسیم کرد:
- چیلر جذبی تک اثره با آب گرم
- چیلر جذبی تک اثره با بخار
- چیلر جذبی دو اثره با بخار
- چیلر جذبی شعله مستقیم
در ادامه به روش کار انواع سیکل‌های جذبی می‌پردازیم.
سیستم تبرید جذبی تک‌اثره
سیکل چیلرهای جذبی تک اثر شامل چهار جزء اصلی است:
- ژنراتور
- جاذب
- کندانسور
- اواپراتور
و البته پمپ‌هایی که کار انتقال سیالات را در سیکل انجام می‌دهند. این سیکل به این شکل عمل می‌کند که محلول رقیق لیتیوم بروماید، با دریافت حرارت توسط بخار و یا آب گرم در ژنراتور افزایش غلظت یافته و مبرد آن از محلول جدا می‌شود. سپس مبرد بخار شده به سمت کندانسور می‌رود تا مجددا مایع شود. محلول نیز به سمت جاذب می‌رود.
بخار تقطیر شده در کندانسور، به سمت دستگاه انبساط رفته و با کاهش فشار دمای تقطیرش کاهش می‌یابد تا بتواند در ادامه در اواپراتور عمل جذب گرما را انجام دهد. با جذب گرما مبرد تبخیر شده و توسط جاذب، جذب می‌شود.
در جاذب یا همان ابزوربر چیلر جذبی، مبرد بخار شده توسط محلول لیتیوم بروماید جذب می‌شود. در اثر این واکنش شیمیایی، گرما تولید می‌شود که توسط آب خنک وارد شده به چیلر گرفته می‌شود. در آخر محلول رقیق شده به ژنراتور فرستاده می‌شود تا عمل افزایش غلظت مجددا تکرار شود.
منبع حرارتی سیکل‌های جذبی تک اثره همان طور که در دسته بندی اشاره شد، می‌تواند بخار با فشار کم و یا آب گرم باشد. این نوع از چیلرهای جذبی ساختمان ساده‌تر و در نتیجه قیمت کمتری نسب به انواع دیگر چیلرهای جذبی دارند ولی راندمان آنها پایین است. این نوع چیلرها به دلیل استفاده از بخار با فشار کم و یا آب گرم، استهلاک کمتری دارند. نظر به اینکه لیتیوم بروماید، در دمای بالا توان خوردگی بیشتری دارد، در این چیلرها خوردگی کم‌تر و در نتیجه طول عمر بیشتر است.
ضریب عملکرد (COP) چیلرهای جذبی تک اثره حداکثر 0.7 میباشد. که روش محاسبه آن به این شکل است: نسبت حرارت جذب شده در اواپراتور به گرمای داده شده به ژنراتور. در این نوع از سیستم تبرید جذبی برای هر تن تبرید معادل 12 هزار BTU ، هیجده هزار BTU حرارت در ژنراتور نیاز است.
چیلر جذبی تک اثره
سیستم تبرید جذبی دو اثره
سیکل مورد استفاده در سیستم تبرید جذبی دو اثره بسیار شبیه به سیکل چیلر جذبی تک اثره است، با این تفاوت که چیلر دو اثره دارای ژنراتور اضافه میباشد که به وسیله آن عمل افزایش غلظت در دو مرحله انجام می‌گیرد. همان طور که در سیکل چیلر تک اثره گفته شد بخار مبرد وارد ژنراتور شده که در اینجا با نام ژنراتور دما بالا شناخته می‌شود. در این ژنراتور غلظت مبرد افزایش می‌یابد و مبرد از لیتیوم بروماید جدا می‌شود. این عمل خود به عنوان منبع حرارت در ژنراتور دوم که به نام ژنراتور دما پایین شناخته می‌شود، استفاده می‌گردد. نتیجه این سیستم افزایش ضریب عملکرد چیلر است، که معمولا بین 0.9 تا 1.2 میباشد. مابقی سیکل مثل سیکل چیلر تک اثره میباشد. مبرد تبخیر شده در ژنراتور دما پایین به کندانسور رفته و تقطیر می‌شود. سپس وارد دستگاه انبساط شده و با کاهش فشار آماده ورود به اواپراتور و جذب گرما می‌شود. و در ادامه بعد از تبخیر شدن توسط جاذب جذب شده و سیکل را کامل می‌کند.
این سیکل همان طور که مشهود است، نسب به نوع تک اثره پیچیده‌تر و دارای تجهیزات بیشتری هستند اما با این روش راندمان آن به میزان قابل توجهی افزایش یافته است.
چیلر جذبی دواثره
چیلر جذبی شعله مستقیم
در این نوع از چیلرهای سیستم تبرید جذبی همان طور که می‌توان از اسم‌شان حدس زد، به جای استفاده از بخار آب و یا آب گرم و مبدل، از حرارت مستقیم تولید شده توسط سوخت‌های فسیلی استفاده می‌شود.
در چیلرهای جذبی دایرکت فایر، ژنراتور دما بالا به طور جداگانه در کنار قسمت اصلی قرار می‌گیرد. محلول، گرما را مستقیما از احتراق سوخت دریافت کرده و عمل جداسازی مبرد از محلول انجام می‌شود. و در ادامه سیکل به ژنراتور دما پایین رفته و غلظت آن افزایش می‌یابد. پس از افزایش غلظت مبرد همانند سکل دو اثره به کندانسور، دستگاه انبساط و اواپراتور می‌رود و محلول نیز به جاذب برگردانده می‌شود.
چیلر جذبی شعله مستقیم
سیکل‌های جذبی شعله مستقیم، دو مزیت نسبت به دیگر سیکل‌های جذبی دارند:
- نیازی به مولد حرارت جداگانه وجود ندارد
- امکان استفاده از این سیستم هم به عنوان سرمایش در تابستان و هم گرمایش در زمستان امکان پذیر است
معایب و مزایای چیلرهای جذبی
- ضریب عملکرد سیستم‌های جذبی نسبت به تراکمی به مراتب پایین‌تر است
- چیلرهای جذبی به برج خنک‌کننده و مصرف آب نیاز دارند در حالی که چیلرهای تراکمی هواخنک مصرف آب ندارند
- سیکل‌های جذبی مصرف برق کمتری دارند و نیازی به تجهیزات برقی اضطراری وجود ندارد
- هزینه اولیه آنها بیشتر از چیلرهای تراکمی است
- ابعاد و وزن تجهیزات چیلر جذبی بسیار بیشتر از چیلرهای تراکمی است و استفاده از آنها در فضاهای کوچک عملا امکان‌پذیر نیست
جمع بندی
در این مقاله با سیستم تبرید جذبی ، انواع آن و سیکل هر کدام‌شان آشنا شدیم و در آخر مقایسه‌ای بین چیلرهای جذبی و تراکمی انجام دادیم. معمولاً چیلرهای جذبی در شرایطی مقرون به صرفه خواهند بود که یک منبع گرمایی اتلافی وجود داشته باشد که امکان استفاده از حرارت آن برای چیلر وجود داشته باشد . در غیر این صورت استفاده از چیلرهای تراکمی مخصوصا در کاربردهای خانگی و تجاری با ابعاد و ظرفیت کم مناسب‌تر است.
امیدواریم از این مقاله لذت برده باشید.
