بخشی از مقاله
چکیده :
صرفه جویی در مصرف انرژي به یکی از دغدغههاي دنیاي امروز تبدیل شده است. دستگاه چیلر جذبی یکی از بهترین و جدیدترین وسایل سرمایشی است که به بهترین نحو جوابگوي موضوع بالاست. با توجه به اهمیت یادگیري و نیاز آزمایشگاهها در این امر، تولید دستگاه چیلر جذبی متناسب با نیاز آزمایشگاهی و حتی صنعتی جمعی از کارمندان شرکت آبرون تهویه را به فکر تولید این دستگاه با تناژ پائین انداخت. دستگاههاي صنعتی معمول چیلر جذبی در تناژهاي بالا - معمولاً بالاتر از 40 تن تبرید - تولید می شوند و با توجه به در دسترس نبودن و همچنین بدنه فلزي و حجم اشغالی زیاد عملاً براي مقاصد آزمایشگاهی بلا استفاده میباشند. ولی دستگاه مورد بحث در این مقاله به علت فضاي اشغالی کم و بدنه شفاف که میتواند اتفاقات داخلی را به بهترین نحو به مخاطب نشان دهد، بسیار مناسب براي مقاصد آموزشی میباشد. به علت تناژ پائین قابل استفاده براي مکانهاي مسکونی، تجاري و غیر و نیز میباشد.
کلمات کلیدي: چیلر جذبی، لیتیوم بروماید، اندازه آزمایشگاهی، تناژ پائین، مقیاس صنعتی
-1 مقدمه
دو برابر شدن نرخ نفت در سال 1973 و دو برابر شدن مجدد آن در سال 1978 باعث شد تا اکثر دولت هاي اروپایی نرخ الکتریسیته را بالا ببرند و دولت آمریکا استانداردهاي جدیدي را براي بالا بردن بردن بهره انرژي وضع کند. خیلی از کشورهاي خاورمیانه هم یارانه هاي انرژي را به شدت افزایش دادند.نتیجه این وضعیت بالارفتن هزینه هاي اولیه و هزینه هاي جاري سیستم هاي تهویه مطبوع بوده است.تأثیر هزینه هاي انرژي بر انتخاب چیلر - و بر طراحی و فروش آنها - در چند دهه اخیر بسیار زیاد بوده است. مسئله گرم شدن کره زمین هم که از سال 1976 مطرح شد و اثرات آن از سال 1985 براي همه محسوس بود بر این روند تأثیر گذاشته است.
مسئله تخریب لایه ازون هم توسط CFC ها وHCFC ها تردیدهایی را برانگیخته و باعث شده است تا آینده صنایع تهویه مطبوع موضوع بحث همگان بشود. انتخاب چیلر از مسئله صرفاً اقتصادي به مسئله ي اجتماعی و زیست محیطی تبدیل شده است.صاحبان ساختمان ها تردیدهایی درباره هزینه ها و در دسترس بودن انرژي و مبردها دارند. و باید وضع شدن احتمالی قوانین جدید را هم در نظر داشته باشند.از میان تمام این شک و تردیدها و ابهامات، امروزه نوعی چیلر تولید میشود که هم عملکرد اقتصادي مطمئنی دارد و هم از مسائل زیست محیطی و اجتماعی تقریباً بی مشکل است.چیلرهاي جذبی،آینده مطمئنی را براي صاحبان ساختمان ها تضمین می کنند.
چرا چنین است؟
به سه دلیل: اول اینکه یک چیلر جذبی بجز براي دو پمپ کوچک و سیستم کنترل خود، هیچگونه نیازي به الکتریسیته ندارد. این ویژگی مصرف کننده را از وابستگی به الکتریسیته می رهاند و درگیري او را با مشکلات آینده آن بسیار کم می کند.دوم اینکه یک چیلر جذبی از هیچ نوع CFC یاHCFC یا مبرد دیگري بجز آب استفاده نمی کند.این باعث مقبولیت این سیستم از لحاظ زیست محیطی شده است.و در نهایت اینکه بر خلاف دستگاه هاي تهویه مشابه، چیلر هاي جذبی صدا و ارتعاشات ناچیزي دارند که به علت کم بودن بخش هاي مکانیکی می باشد.
کولر هاي آبی به دو علت مناسب نیستند:دلیل اول، مصرف بالاي آب و به نسبت برق و باتوجه به این نکته که بهترین دمایی که یک کولر آبی می تواند خنک کند، دماي مرطوب آن منطقه است - - Tw ، که به طور مثال در شهر یزد حدود21 درجه سانتگراد می باشد.
نکته دوم در خصوص کولر آبی اینکه،کولر آبی به علت تزریق رطوبت به هوا،رطوبت را بالا میبرد که این خصیصه عملاً استفاده از کولر آبی را در مناطق شرجی ناممکن می کند.
استفاده از کولر هاي گازي - اسپیلیت - هم به علت قیمت بالاي برق در کشور ما و مصرف بالاي برق این سیستم - سیکل تراکمی - عملاً مقرون به صرفه نیستند.چیلر جذبی آمونیاکی نیز به دلیل اینکه آمونیاك یک ماده سمی است نمی تواند گزینه مناسبی باشد.استفاده از چیلر جذبی لیتیوم بروماید جوابگوي تمامی مسائل بالاست اما استفاده از چیلر جذبی صنعتی به سه دلیل عملاً براي مقاصد آموزشی غیر قابل استفاده است:
دلیل اول اینکه این دستگاه در دسترس همگان بالاخص دانشجویان نیست.
دلیل دوم اینکه این دستگاه بسیار حجیم و بزرگ است و حمل و نقل آن ناممکن است.
دلیل سوم اینکه به علت فلزي بودن بدنه اتفاقات داخلی به هیچ و جه قابل رؤیت نمی باشد و درك صحیح سیکل حتی براي اساتید نیز ثقیل است.
سیستم جذبی لیتیوم بروماید-آب چگونه کار می کند؟
دستگاه از چهار قسمت اصلی اواپراتور،ابزوربر،ژنراتور و کندانسور تشکیل گردیده است. مایع مبرد در قسمت اواپراتور روي لوله هاي آب تهویه مورد استفاده در فن کوئل - آب چیلد - ، پاشیده می شود و به دلیل وجود خلاء بسیار بالا،آب در درجه حرارت کم تبخیر گردیده و باعث سرد شدن لوله هاي آب چیلد می گردد.بخارات حاصله توسط مایع لیتیوم بروماید غلیظ جذب می گردد و لیتیوم بروماید با جذب آب رقیق گشته و توسط پمپ کوچکی با قدرت 34watt به قسمت فوقانی دستگاه منتقل می گردد. انتقال لیتیوم بروماید از طریق یک مبدل حرارتی انجام می پذیرد که در حین عبور از آن لیتیوم بروماید رقیق شده،گرم می شود. در قسمت فوقاني دستگاه لیتیوم بروماید تحت تأثیر لوله هاي بخار، داغ شده و آب آن تبخیر می گردد و لیتیوم بروماید غلیظ شده از طریق مبدل حرارتی به قسمت ابزوربر جهت جذب آب منتقل می گردد.
بخارات آب تبخیر شده در ژنراتور توسط لوله هاي برج خنک کننده - در کندانسور - تقطیر گشته و مجدًدا به قسمت اواپراتور عودت داده می شوند. این سیکل مرتباً تکرار می گردد و لوله هاي آب چیلد تا دماي 6/67 درجه سانتیگراد - 44 درجه فارنهایت - سرد می گردند.تنها مصرف برق این دستگاه دو پمپ بسیار کوچک براي مبرد و محلول جاذب لیتیوم بروماید می باشد که مجموع برق مصرفی آنها حداکثر68 watt می باشد.پارامتر ضریب عملکرد - - C.O.P در دستگاه هاي برودتی از جمله چیلر هاي جذبی، بیانگر میزان بهره برداري از انرژي مصرفی در دستگاه می باشد. مقادیر بالاتر C.O.P نمایانگر مصرف بهینه انرژي حرارتی در چیلر هاي جذبی می باشد.ضریب عملکرد چیلر جذبی آزمایشگاهی توسط این گروه 0/8 می باشد.
1-2 طراحی چیلر
در اولین قدم براي طراحی یک چیلر جذبی به یک سري داده براي طراحی نیاز است که داده هاي در نطر گرفته شده براي دستگاه ما بدین شرح است:
.1دماي تبخیر مبرد در اواپراتور - .2 - TEvapدماي مبرد در کندانسور - - TR/cond، دماي محلول در خروجی ابزوربر - کمترین دماي محلول - - TS/abs, exit - ، دماي محلول در خروجی ژنراتور - ماکزیمم دماي محلول در سیکل - - - Ts/gen, exit، غلظت محلول ورودي به واحد جاذب - - X1،فشار بخار ورودي به دستگاه و مهمتر از همه تناژ دستگاه.
1-1-2محاسبه دبی و خواص در نقاط مختلف
در ادامه دبی و خواص مبرد - XR و - mR با کمک معادلات بقاي جرم و انرژي را به دست آورده به سراغ دبی و خواص محلول در ژنراتور و ابزوربر می رویم. توجه به این نکته لازم است که خواص محلول را می توان با کمک نمودارP-T-Xبه دست آورد.فشار در ژنراتور همان Phigh دستگاه است که فشار اشباع کندانسور در دماي کندانسور می باشد.در ادامه با نوشتن معادله بقاي جرم براي ژنراتور می توان دبی ورودي محلول به ژنراتور را بدست آورد که با توجه به این عدد و فشار دو مخزن می توان پمپ مناسب محلول - - Solution pump را انتخاب نمود.
با بدست آوردن دبی ورودي به ژنراتور و با توجه به دبی بدست آمده از مرحله قبل مربوط به مبرد، می توان دبی محلول غلیظ از کف کش ژنراتور را به دست آورد.با نوشتن معادلات بقاي جرم براي ابزوربر می توان دبی جرمی خروجی واحد جاذب را بدست آورد و با نوشتن بقاي جرم لیتیوم بروماید دبی ورودي ابزوربر را بدست آورد.مقدار کار را با رابطهزیر می توان بدست آورد:سپس با ضرب عدد بدست آمده در دبی جرمی خروجی ابزوربر می توان توان پمپ را بدست آورد.
2-1-2محاسبه بار حرارتی اجزاي سیکل
با نوشتن معادله بقاي انرژي براي ژنراتور، ابزوربر و کندانسور به راحتی می توان بار حرارتی ژنراتور، ابزوربر و کندانسور را بدست آورده، پس از آن با جمع کردن بارهاي ابزوربر و کندانسور بار برج خنک کننده را به دست آورد.با توجه به رابطه زیر می توان دبی برج خننک کننده را بدست آورد:
با بدست آمدن دبی برج خنک کننده حتی می توان دماي آب خنک کن ورودب به کندانسور را بدست آورد:
