اساس کار چیلرهای جذبی

اگر داخل بالن شیشه ای مقداری آب مقطر بریزیم سپس با درپوش و اتصالات مناسب بوسیله پمپ خلاء و یا واکیوم نمائیم ومانومتری دقیق ( جیوه ای ) میزان خلاء را نشان دهد. با توجه به دمای محیط مشاهده خواهیم کرد در درجه ای از فشار ( وکیوم نسبی ) آب داخل بالن شروع به جوشیدن می کند. ( بدون اینکه چراغ یا هیتری جهت گرم کردن ظرف بکار گرفته باشیم ) و نهایتا بعد از چند لحظه جداره ظرف کاملا سرد خواهد شد.

اساس کار چیلرهای جذبی را می توان با آزمایش فوق شرح داد.
اکنون بر اساس این آزمایش می توان به چند اصل فیزیکی و نهایتا تولید برودت پی برد. در وهله اول باید توضیح دهیم چگونه آب بدون اینکه توسط شعله یا هیتری گرم شود شروع به جوشیدن نموده است؟ پدیده جوش یا به اصطلاح علمی تغییر فاز از حالت مایع به بخار به رابطه دو عامل دما و فشار مایع و همچنین ساختار ملوکولی آن بستگی دارد.
به عنوان مثال: آب یا H2O در شرایط فشار یک اتمسفر در 100 درجه سانتیگراد به جوش خواهد آمد حال اگر عامل فشار تغییر یابد و در ظرفی در بسته فشار آب را به 2 اتمسفر برسانیم در 120 درجه بجوش می آید ( مانند آنچه در دیگهای زود پز اتفاق می افتد ) عکس این عمل نیز صادق است یعنی اگر داخل این ظرف را به وسیله پمپ واکیوم، خلاء نمائیم یعنی از شرایط طبیعی که فشار یک اتمسفر است به سمت کاهش فشار حرکت کنیم مثلا در نیم اتمسفر، آب در 81 درجه سانتیگراد به جوش خواهد آمد. و اگر خلاء را بیشتر کنیم تا 6 mmHg ( حدود یک صدم فشار جو ) آب با دمای حدود 6 درجه سانتیگراد به جوش خواهد آمد. این خاصیت در مایعات مختلف فرق می کند، مثلا مایع آمونیاک یا الکل یا مایع فریونهای مختلف هر کدام در فشار معیین تغییر فاز خواهند داد و تبخیر خواهند شد. مانند آنچه در یخچالهای خانگی اتفاق می افتد، بنابراین از نقش دو عامل فشارو دمای مایع در تبخیر آگاه شدیم.
اکنون توضیح خواهیم داد که چرا در اثر تبخیر، کاهش دما اتفاق می افتد . چرا جداره ظرف سرد می شود، بر اساس آنچه که شرح داده شد وقتی دمای آب در شرایط طبیعی به 100 درجه سانتیگراد می رسد آب تبخیر می شود، اگر حین تبخیر یا بخار شدن عامل گرمایش ( چراغ یا هیتر ) را خاموش کنیم عمل جوش یا تبخیر متوقف می شود، بنابراین درمی یابیم که عمل تبخیر نیاز به دریافت انرژی دارد ( اصطلاحا تبخیر یک فرآیند گرماگیر است )، و این فرآیند می تواند در فشار بالاتر از فشار جو باشد ( مانند دیگهای زود پز ) یا پایین تر از فشار جو مانند آنچه در بالن مورد آزمایش یا چیلر جذبی عمل می شود. اما باید دانست که جسمی که از دمای 273 - درجه سانتیگراد گرمتر باشد می تواند برای جسم سردتر خود مولد گرما باشد. مثلا آب 10 درجه سانتیگراد که از طریق لوله های آب چیلد وارد چیلر جذبی می شود می تواند تامین کننده گرمای نهان تبخیر جهت آب مقطری که داخل چیلر جذبی به علت پایین بودن فشار در حال تبخیر شدن است باشد و در اثر این گرمادهی دمای خود آب چیلد کاهش می یابد و مثلا به 6 درجه سانتیگراد تغییر خواهد نمود مانند آنچه در چیلر جذبی آب و لیتیوم بروماید اتفاق می افتد و این آن چیزی است که ما به آن نیاز داریم و از آن جهت خنک نمودن هوا در هواسازها و فن کوئلها یا پروسه های صنعتی استفاده می نمائیم.
مثال فوق کاملا اساس وپایه کارچیلرهای جذبی آب ولیتیوم بروماید می باشد.
در قسمت اواپراتور چیلرهای جذبی که آب سرد جهت مصارف برودتی استفاده می شود خلاء یا فشار واقعی حدود 4 الی 6 میلیمتر جیوه است و آب فقط تحت این فشاربعنوان مبرد تبخیر می شود. و گرمای نهان تبخیر را از آب جاری درلوله های اواپراتوردریافت می کند.ودرنتیجه آنرا سرد می نماید
اما بخارحاصل توسط لیتیوم بروماید درقسمت جاذب یاابزربرجذب می گردد
و مانع از افزایش فشار داخل اواپراتور می گردد. این محلول ( LiBr ) که بخار آب را جذب و خود رقیق گشته به قسمت ژنراتور هدایت می شود و در آنجا توسط بخار یا آب داغ که داخل لوله های ژنراتور در جریان است غلیظ می گردد. برای جذب مجدد بخار راهی قسمت ابزربر می شود و بخار جدا شده کندانس شده و به قسمت اواپراتور باز می گردد.
بالن توضیح داده شده در مثال فوق مانند بخش اواپراتور در چیلرهای جذبی عمل می کند.

عملکرد اجزای اصلی
1- اواپراتور:
در این محل مبرد ( آب مقطر ) بر روی سطوح لوله های اواپراتور از طریق نازلهایی پاشیده شده و تبخیر می گردد، و ابتدا با توجه به اینکه عمل تبخیر یک فرآیند گرماگیر است گرمای آب چیلد که در داخل لوله های اواپراتور جریان دارد را جذب می کند . در شرایط استاندارد ( پایدار ) فشار در مخزن پایین ( آب سیستم تهویه مطبوع ) که شامل اواپراتور و ابزربر می باشد حدود 6 mmHgabs می باشد و مبرد در دمای حدود 3 درجه سانتیگراد تبخیر می گردد. در این فرآیند که انرژی معادل با 89/2484 کیلو ژول بر کیلوگرم نیاز دارد آب چیلد با دمای 12 درجه سانتیگراد وارد اواپراتور شده و تا دمای 7 درجه سانتیگراد خنک می شود.

2- ابزربر:
محلول واسطه (غلظت متوسط لیتیوم بروماید ) بر روی سطح لوله های ابزربر از طریق نازلهای ویژه ای پاشیده می شود و بخار مبرد آب مقطر را که در اواپراتور ایجاد گردیده، به طور دائم جذب می نماید . در این صورت ایجاد بخار و افزایش آن باعث افزایش فشار و شکستن وکیوم نخواهد شد. بدین ترتیب محلول غلظت متوسط لیتیوم بروماید ورودی به ابزربر رقیق تر شده و در ته مخزن پائینی جمع می گردد وتوسط آب سرد برج که در داخل لوله های ابزربر جریان دارد به خارج از چیلر منتقل می گردد.

3- ژنراتور:
در ابزربر یا جاذب محلول رقیق شده توسط پمپ محلول پس از گذشتن از مبدل حرارتی به ژنراتور منتقل می گردد. این محلول بر روی سطوح لوله های ژنراتور جریان یافته و گرم می شود ( انرژی حرارتی از طریق بخار و یا آب داغ تامین می گردد ) در نتیجه بخشی از مبرد تبخیر گردیده و از محلول رقیق جدا می گردد و غلظت محلول رقیق افزایش یافته و به محلول غلیظ تبدیل می گردد، حجم بخار تولید شده در ژنراتور بسته به میزان بار سرمایی مورد نیاز کنترل می گردد.

4- کندانسور:
بخار مبرد تولید شده در ژنراتور از روی سطوح لوله های کندانسور ( لوله هایی که آب برج خنک کن پس از عبور از لوله های ابزربر وارد آنها می شود ) عبور کرده و تقطیر می گردد و گرمای ناشی از عمل تقطیر که معادل 82/2392 کیلو ژول بر کیلو گرم می باشد را به آب داخل لوله های کندانسور می دهد و آب مقطر ایجاد شده در داخل سینی واقع در زیر کندانسور جمع آوری و به اواپراتور باز می گردد.

مبدل حرارتی چیلر جذبی

از طريق مبدل حرارتي بين محلول رقيق خروجي از ابزربر درضمن انتقال به سمت ژنراتور و محلول غليظ خروجي از ژنراتور در ضمن انتقال به سمت اواپراتور تبادل انرژي حرارتي صورت مي گيرد. درنتيجه درجه حرارت محلول رقيق ورودي به ژنراتور افزايش يافته و درجه حرارت محلول رقيق ورودي به ابزربر کاهش می يابد که سبب افزايش راندمان چيلر مي گردد. مبدل حرارتي فوق ذکر که بدنه آن از ورقه هاي کربن استيل مي باشد در زير مخزن پایيني نصب شده است.

پمپ های محلول و مبرد

در چیلر جذبی تنها قسمت مصرف کننده انرژی الکتریکی پمپ ها می­باشد پمپ هایي که جهت انتقال محلول و مبرد بر روي دستگاه نصب شده است از نوع هرمتيك و کاملاً بسته مي باشد و پوسته پمپ و پوسته موتور يكپارچه مي باشد به جز اين، پمپ ها از نوع يك پمپ سانتريفيوگال مي باشد مرکب از يك پمپ اسكرو پديده کاويتاسيون در آن جلوگيري بعمل مي آيد. پمپ هاي فوق ذکر مخصوص استفاده در چيلرهاي جذبي مي باشد.

ساختار این پمپ ها به صورت leakless و hermetic 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.

سیکل چیلر 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.