بخشی از مقاله
چکیده :
سیستمهای تبرید تراکمی نیازمند کار محوری بوده ولی در سیستمهای تبرید جذبی، انرژی مورد نیاز به شکل انرژی گرمایی بوده و این انرژی از طریق انرژیهای تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی یا انرژی اتلافی سایر سیستم ها تامین میشود. از سوی دیگر ضریب عملکرد - - COP سیستمهای تبرید تراکمی بالا بوده و مصرف انرژی کمتری دارد. با توجه به موارد مذکور در این مقاله با ترکیب این دو سیستم، سیستم جدید "سیستم ترکیبی تبرید جذبی/تراکمی " که با به کارگیری کمپرسور بین ژنراتور و کندانسور سیکل تبرید جذبی کار میکند را مورد بررسی قرار خواهیم داد.
سیستم جدید دارای مزایایی از قبیل سازگاری با محیط زیست، عدم نیاز به کندانسور و برج خنککن بزرگ و جاگیر که در اکثر چیلرهای جذبی رایج مورد استفاده قرار میگیرد، میباشد. در این راستا تحلیل و بررسی ترمودینامیکی سیستم تبرید جذبی/تراکمی و شبیهسازی آنها با استفاده از نرم افزار EES از دیدگاه قانون اول و دوم ترمودینامیک به منظور افزایش عملکرد سیکل تبرید جذبی صورت گرفته و مفاهیمی از قبیل اگزرژی و بازگشت ناپذیری در مورد اجزاء مختلف این سیستمها مورد بحث و بررسی قرار گرفته و با سیستم تبرید تراکمی و سیستم تبرید جذبی ساده تک اثره مقایسه شده است. هدف ما در این مقاله بررسی و تعیین شرایط کاری مناسب به منظور کاهش عوامل تولید بازگشتناپذیری سیستم و درنتیجه افزایش بازده قانون اول و دوم میباشد.[1]
-1 مقدمه :
بحران انرژی و مسائل زیست محیطی مانند تخریب لایه اوزون و گرم شدن کره زمین از مسائل مهم جهان به شمار میرود. محدودیتهای زیست محیطی در استفاده از مبردهای کلروفلوروکربن - CFC - 1، مشکلات تولید و هزینههای گزاف استفاده از انرژی الکتریکی، محدودیتهای فنی و قانونی به منظور استفاده بهینه از انرژی الکتریکی و ... از جمله مواردی میباشد که بر اهمیت استفاده از سیکلهای تبرید جذبی و جایگزینی آنها به جای سیکلهای تبرید تراکمی افزوده است.
سیستمهای تبرید تراکمی به طور رایج به منظور سردسازی و تهویه مطبوع استفاده میشوند. در سالهای اخیر مبردهای جدید از قبیل R134a و R123 به عنوان مبردهای جایگزین جهت استفاده در این سیستم ها به علت سازگاری با محیط زیست مورد بررسی قرار گرفتهاند. اما تحقیقات نشان داده است که استفاده از این مبردها موجب کاهش بازده و کارآیی سیستمهای تبرید تراکمی شده است. با این وجود، یافتن سیستمهای سازگار با اینگونه مبردها ضروری به نظر میرسد. [2] همچنین لازم به ذکر است برخی از مبردهای جدید مثل R123 کاملا سمی بوده و برخی از آنها مثل R134a قیمتی معادل با 3 تا 4 برابر مبردهای دیگر مثل R12 را دارند. 3]و[4 در اینجا به چند مورد از تفاوتهای دو سیکل تبرید جذبی و تبرید تراکمی میپردازیم:
❖ چیلرهای تراکمی دارای ضریب کارایی بهتری هستند.
❖ سطح اشغال چیلرهای جذبی در بارهای زیاد کمتر از چیلرهای تراکمی است.
❖ اثرات مخرب زیست محیطی چیلرهای تراکمی در صورت استفاده از مبردهای فریونی بسیار زیاد است.
❖ چیلرهای تراکمی عمر مفید کمتری نسبت به چیلرهای جذبی دارند.
❖ چیلرهای جذبی بسیار کم سر و صدا و بدون ارتعاش هستند. در حالیکه چیلرهای تراکمی بسیار پر سر و صدا و دارای ارتعاشات زیاد میباشند.
❖ قابلیت استفاده از چیلرهای جذبی در انواع سیستمهایی که از انرژیهای تجدیدپذیر مانند انرژی خورشید استفاده میکنند و یا سیستمهای توان و تبرید که در آنها از اتلاف حرارتی توربین ها استفاده میشود، وجود دارد.
❖ چیلرهای جذبی در مقایسه با چیلرهای تراکمی مصرف برق بسیار ناچیزی دارند و همین امر موجب کاهش شدید هزینههای اولیه و دوران بهرهبرداری میشود. [5]
باتوجه به موارد ذکر شده، در این مقاله سعی بر ترکیب این دو سیستم شده و سیستم ترکیبی تبرید جذبی/تراکمی حاصل از به کارگیری کمپرسور بین ژنراتور و کندانسور سیکل تبرید جذبی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در سیستم جدید استفاده ازCFC ها لغو شده و درنتیجه اثرات مخرب آنها را در پی نخواهد داشت، این سیستم با استفاده از یک موتور گاز کارکرده و ضمن جلوگیری از اتلاف گرما از طریق انتقال مستقیم گرمای کندانسور و ژنرانور به همدیگر موجب افزایش بازده آن نسبت به سیکل تبرید جذبی ساده میشود. 1]و[6
شکل:1 نمودار دما – فشار سیکل ترکیبی تبرید جذبی/تراکمی مرجع 1
شکل:2 سیکل ترکیبی تبرید جذبی/تراکمی تک اثره مرجع 1
-2 نکاتی درباره سیال کاری مورد استفاده شده در سیکل :
اساسیترین فاکتور مبرد جذب در فاز مایع دارا بودن قابلیت اختلاط بدون از دستدادن خواص خود در رنج دمایی کاری سیکل میباشد. همچنین مخلوط باید از لحاظ شیمیایی پایدار، غیر سمی و غیر قابل اشتعال باشد. از لیتیم برماید-آب در سیستمهای تبرید جذبی به دلیل غیر فرار بودن لیتیم برماید - که نیاز به رکتیفایر را از بین میبرد - و بالا بودن گرمای نهان تبخیر آب به عنوان مبرد که دو خاصیت برجستهی این سیال کاری میباشند، استفاده میشود. از معایب این سیال کاری میتوان به محدود بودن کاربردهای دما پایین آن به 0℃ ، تمایل به کریستاله شدن1، خورنده بودن2 برای برخی فلزات و گران قیمت بودن آن اشاره کرد. [7]
-3 طرز کارکرد سیکل ترکیبی تبرید جذبی/تراکمی حاصل از به کارگیری کمپرسور بین ژنراتور و کندانسور سیکل تبرید :
با توجه به شکل - 3 - مشاهده میشود این سیکل از قسمتهای مختلفی مانند: ژنراتور، شیر خفانش، کمپرسور، اواپراتور - تبخیر کننده - ، کندانسور - چگالنده - ، ابزوربر - جاذب - ، پمپ و مبدل گرمایی تشکیل شده است. محلول به کار رفته در این سیکل از جاذب - لیتیوم برماید - و مبرد - آب - تشکیل شده است. این سیکل دارای دو سطح فشار میباشد و مبرد اکثرا به حالت دوفازی در اواپراتور گرما را از محیط اطراف خود دریافت کرده و به صورت بخار اشباع به ابزوربر میدهد. بخار مبرد خارج شده از اواپراتور توسط مایع جاذب - لیتیم برماید - در ابزوربر جذب میشود، محلول غلیظ خروجی از ابزوربر در فشارکم وارد پمپ شده و پس از عبور از پمپ با فشاری بیشتر از فشار جذبکننده وارد مبدل گرمایی میشود و در آنجا با محلول نسبتا داغی که از ژنراتور خارج شده است به تبادل گرما میپردازد که موجب جلوگیری از هدر رفتن انرژی گرمایی از یک طرف و کاهش انرژی مصرفی جهت خنکسازی محلول داخل جاذب از طرف دیگر میشود.
