چیلر جذبی ، کاربرد و انواع آن

معروف ترین مشخصه چیلر جذبی (ابزورپشن – Absorption chiller) این است که از گرما برای تولید سرما استفاده می کند! عجیب نیست!؟ اگر یخچال های قدیمی را دیده باشید آنها نیز نفت می سوزاندند. در نگاه اول گیج کننده است ، اما در پایان این مقاله کاملا با روش کار ، انواع و قطعات چیلر جذبی آشنا خواهید شد.

همچنین بخوانید : چیلر چیست؟

بیشتر بخوانید : راهنمای جامع خرید چیلر

بر خلاف چیلر تراکمی ، این دستگاه ، کمپرسور ندارد. همچنین به جای مبردهای معمول (گاز فریون)  از آب و لیتیوم (در قدیم از آمونیاک) بهره می برد.

کاربرد چیلر جذبی

چیلر جذبی کمپرسور ندارد ، به این معنی که می تواند ظرفیت سرمایش قابل توجهی را بدون مصرف برق زیاد ، تامین کنند. نکته اصلی که باید هنگام ارزیابی کاربرد چنین چیلرهایی مورد توجه قرار گیرد این است که آنها برای عملکرد به یک جریان بزرگ و ثابت گرما نیاز دارند.

در واقع مزیت اصلی چیلر ابزورپشن زمانی مشخص می شود که ما یک منبع گرمای در حال اتلاف داشته باشیم. به عنوان مثال در فرایندهای صنعتی که گرمای زیادی تولید می کنند ، می توان با هدایت این گرما ، از آن برای استفاده در چیلر جذبی استفاده کرد.

تاریخچه

ادموند کاره (Edmond Carré) اولین نمونه دستگاه تبرید جذبی را در سال 1850 با استفاده از آب و اسید سولفوریک توسعه داد. پس از 9 سال ، برادرش فردیناند کاره (Ferdinand Carré) ماشین تبرید آمونیاک/آب را رونمایی کرد. در سال 1860 ، واحد جذبی تجاری به نام فردیناند ثبت اختراع شد. سال ها از تکنولوژی جذبی در تولید یخچال های حرارتی استفاده می شد. طراحی دیگری در سال 1928 توسط فیزیکدان آلمانی الاصل آلبرت انیشتین و شاگرد سابقش، فیزیکدان آمریکایی مجارستانی تبار، لئو زیلارد ، ثبت شد. پذیرش عمومی چیلر جذبی انیشتین-زیلارد به دلیل هزینه بالای انرژی دستگاه ، شروع رکود بزرگ در سال 1929 و معرفی فریون (یک جزء کلیدی از واحدهای خنک کننده کمپرسور) در سال 1930 با مشکل مواجه شد.

مزایای تبرید جذبی

1. از آن جایی که چیلر جذبی در سیکل تبرید خود از کمپرسور استفاده نمی کند ، مصرف برق آن بسیار کم است.
2. می تواند با بهره گیری از گرمایی که در یک فرایند دیگر ، تلف شده محسوب می شود ، کار کند.
3. به دلیل نبود کمپرسور ، صدا و ارتعاش در ساختمان به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و به آرامش محیط کمک می کند.
4. مبردهایی که در چیلر جذبی استفاده می شود ، برخلاف فریون ، به محیط زیست و لایه ازن آسیب نمی رساند.

چیلر جذبی چگونه کار می کند

قطعات اصلی چیلر  شامل کندانسور (condenser) و ژنراتور (Generator) در بالای دستگاه ، اواپراتور (operator) و محفظه جذب کننده  در پایین سیستم است. همچنین یک مبدل حرارتی نیز برای افزایش کارایی سیستم وجود دارد.

قبل از این ببینیم چیلر جذبی چگونه کار می کند ، باید با سه مفهوم آشنا شویم:

1. وقتی آب را می جوشانیم از حالت مایع به بخار تبدیل می شودآب تحت فشارهای مختلف ، در دماهای متفاوتی به جوش می آید. اگر فشار را افزایش دهید ، آب در دمای بالاتر می‌جوشد و اگر فشار را کاهش دهید، دمای جوش آب نیز کاهش می یابد.

• ما به جوشیدن آب در حدود 100 درجه سانتیگراد (212 درجه فارنهایت) عادت داریم زیرا فشار اتمسفر اطراف ما حدود 101 کیلو پاسکال است.
• اگر به ارتفاع بیشتری برویم ، مثلاً در بالای قله اورست ، اتمسفر رقیق‌تر است و آب در حدود 71 درجه سانتی‌گراد می‌جوشد ، زیرا فشار اتمسفر حدود 34 کیلو پاسکال است. بنابراین می توانید مشاهده کنید که با کاهش فشار، جوشاندن آب آسان تر می شود.

اگر آب را در یک محفظه خلاء قرار داده شود، در دمای بسیار پایین می جوشد. بنابراین در چیلر جذبی، هم محفظه اواپراتور و هم محفظه جاذب در شرایط نزدیک به خلاء (در حدود 0.84 کیلو پاسکال ) نگهداری می شوند. این به آب اجازه می دهد تا آب در حدود 4.5 درجه سانتیگراد بجوشد.

2. دومین چیزی که باید توجه کرد این است که لیتیوم بروماید (lithium bromide) یک نمک است ، فقط به شکل مایع. نمک رطوبت را جذب می کند. بنابراین اگر لیتیوم بروماید را در مقداری بخار آب اسپری کنیم ، این دو به یکدیگر جذب شده و با هم مخلوط می شوند.
3. آب و لیتیوم بروماید را می توان با هم مخلوط کرد اما اگر آن را حرارت دهیم ، از هم جدا می شوند. آب تبخیر و لیتیوم بروماید ته نشین می شود.

ابتدا مخلوطی از حدود 50 درصد لیتیوم برومید و 40 درصد آب از جاذب از طریق مبدل حرارتی به ژنراتور پمپ می شود. این مخلوط را محلول رقیق می نامند زیرا لیتیوم بروماید با آب مخلوط شده است. ژنراتور از یک مخزن تشکیل شده است. سولوشن رقیق در ژنراتور حرارت می بیند. آب بر اثر حرارت تبخیر می شود و به کندانسور که بالاتر از ژنراتور است ، صعود می کند. محلول غلیظ می شود.

بخار آب در تماس با کویل خنک کننده در قسمت کندانسور به مایع تبدیل می شود. آب از برج خنک کننده  و از طریق یک مدار بسته در کندانسور عبور می کند تا گرمای بخار آب را بگیرد و باعث میعان آن شود.

سپس این آب مایع در سینی داخل کندانسور جمع آوری می شود و از طریق لوله ای به اواپراتور جریان می یابد. سرعت جریان حجمی آب از طریق یک روزنه ثابت کنترل می شود.

سولوشن غلیظ نیز دوباره از مبدل حرارتی عبور می کند و به محفظه جاذب بر می گردد. بخشی از آب خنکی که از برج خنک کننده به چیلر جذبی می آید از محفظه جذب کننده می رود. محلول لیتیوم برماید غلیظ بر روی لوله های آب سرد پاشیده می شود تا کاملا خنک شود.

اواپراتور در فشار بسیار کم و نزدیک به خلاء کار می کند. به دلیل افت سریع فشار ، دمای جوش آب به سرعت کاهش می شود و به حدود 5 درجه سانتی گراد می رسد. در این حالت ، آب به سرعت شروع به تبخیر می کند و گرمای آن به گرمای نهان بخار تبدیل می شود. به همین دلیل دمای آن به شدت کاهش می یابد. وظیفه محلول لیتیوم برماید این است که با جذب سریع این بخار آب ، فشار اواپراتور را همچنان پایین نگه دارد. همچنین باید آن را برای برگشت به سیکل تبرید ، در خود حفظ کند.

آبی که گرما فضای هدف را همراه خود به چیلر برگردانده ، درون کویل های اواپراتور جریان دارد. حال مبرد (آب داخل اواپراتور) روی این لوله ها پاشیده می شود و از طریق دیوارلوله ها ، تبادل گرمایی صورت می گیرد.

توجه کنید که آبی که به عنوان مبرد در چیلر جذبی استفاده می شود ، آبی که در مدار برج خنک کننده در جریان است و آبی که برای مصرف کننده (فن کویل – هواساز – فرایند صنعتی) می رود ، هرگز با هم مخلوط نمی شوند. فقط از طریق دیوار لوله ها با هم تبادل گرمایی دارند.

اگر دمای مبرد حدود 5 درجه و دمای آب برگشتی از ساختمان را 12 درجه سانتی گراد در نظر بگیریم ، دمای چیلد واتر حدود 7 درجه خواهد بود.

انواع چیلر جذبی

1. چیلر جذبی تک اثره

• تک اثره با بخار
• تک اثره با آب داغ (دمای بالای 100 درجه سانتی گراد)
• تک اثره با آب گرم (حدود 95 درجه سانتی گراد)

چیلرهای جذبی تک اثره دارای یک مولد حرارتی هستند.

2. چیلر جذبی دو اثره

• دو اثره با بخار
• دو اثره با شعله مستقیم

چیلرهای دو اثره جدیدتر بوده و با دو ژنراتور ، سیکل تبرید کامل تری دارند.