Working method of lithium bromide absorption chillers

مقدمه

چیلر جذبی لیتیوم بروماید از متداول ترین انواع چیلرهای جذبی است که در آن ماده لیتیوم بروماید نقش جذب بخار آب را بازی می کند تا فشار محفظه اواپراتور را کاهش دهد. مهمترین مسئله ای که مطرح می شود این است که چیلر جذبی لیتیوم بروماید چیست و به چه شکل آب را سرد می کند که مطابق شکل و توضیحات داده شده در ادامه این متن، همه چیز را درباره سیکل تبرید جذبی لیتیوم بروماید به طور ساده و قابل فهم تشریح می کنیم.

به طور خلاصه عملکرد چرخه تبرید جذبی به صورت زیر می باشد. خاصيت جذب بخار آب توسط محلول لیتیوم بروماید در دماهاي معمولي و خروجي بخار آب از آن در دماهاي بالا اساس كار چيلرهاي جذبي ليتيوم برومايد اسـت. دو ظـرف طبـق شكل را در نظر بگيريد كه توسط يك لوله با هم ارتباط دارند. در يكي از دو ظـرف كـه ابزوربـر ناميده مي شود، محلول لیتیوم بروماید و در ديگري كه اواپراتور ناميده مي شود، آب وجود دارد. در داخل اوپراتور همچنين يك كويل كه در داخل آن آب سرد ساختمان عبور مـي كنـد، وجود دارد.

اگر به وسيله پمپ خلاء فشار داخل دو ظرف و لوله ارتباط دهنده آنها كاهش پيدا كند(درچيلرهاي جذبي تا حدود 0.01 اتمسفر) آب داخل اواپراتور شروع به تبخير مي كنـد و با گرفتن گرماي نهان خود از محيط، از جمله كويل وآب داخل آن، موجب سرد شدن آن مـي شود بخار آب توليد شده در اواپراتور از طريق لوله ارتباطي بـه ابزوربـر رفتـه و جـذب محلـول لیتیوم بروماید مي شود. براي بالا بردن بازده فرايند هاي تبخير و جذب، طبق شكل از دو پمـپ به نام پمپ مبرد و پمپ ابزوربر استفاده مي شود.

با توجه به اينكه لیتیوم بروماید پيوسته با جذب آب رقيق شده و از قدرت جذب كننـدگي بخـار آب آن كم مي شود، و از طرفي مقدار آب موجود در اوپراتور پيوسته كاهش پيدا مي كند، براي تداوم كار چیلر لازم است آب جذب شده توسط ليتيم برومید از آن جدا شده و به اواپراتـور بـرگشت داده شود. فرايند جداسازي آب از ليتيم برومید در ژنراتور چيلر كه در آن محلول رقيق ليتيم بروميد بوسيله بخار ( يا آب داغ با شعله مستقيم) حـرارت داده مـي شـود، انجـام مـي گيرد.

طرح ساده از اجزاي چيلر جذبي ليتيوم برومايد

ليتيوم برومايد غليظ باقيمانده پس از عبور از يك مبادله كن حرارتي بـه ابزوربـر برگـشت داده مي شود. بخار آب توليد شده در ژنراتور با عبـور از يـك كندانـسور تقطيـر شـده و سـپس بـه اواپراتور برگشت داده مي شود. مقدار بخار آب در گردش براي هر تن تبريد حدود ٨ كيلـوگـرم مي باشد. مبادله كن حرارتي بين ابزوربر موجب مي شود كه محلول رقيق و سرد ليتيوم برومايد در مسير خود به سمت ژنراتور پيش گرم شود و محلول غليظ و داغ لیتیوم بروماید در مسير برگشت خود به ابزوربر مقداري سرد شود. از آنجا که براي امکان جذب آب توسـط محلـول ليتيـم بروميـد لازم است دماي آن باز كاهش پيدا كند، اين عمل با عبور آب سرد برگشتي از برج خنك كن از داخل ابزوربر انجام مي شود. چيلرهاي جذبي به صورت دو استوانه اي ويك استوانه اي سـاخته مي شوند.

در نوع دو استوانه اي، اواپراتور و آبزوربر كه داراي فشار بسيار پايين مي باشند در يـك استوانه و ژنراتور و كندانسور در استوانه ديگر قرار مي گيرند. در نوع يك اسـتوانه اي، اسـتوانه بـه طور داخلي به دو بخش تقسيم مي شود كه در يك نيمه آن اواپراتـور و ابزوربـر ديگـر ژنراتـور و كندانسور جا داده مي شوند.

خصوصيات جاذب و مبرد

( در چیلر جذبی جاذب لیتیم برومید و مبرد آب می باشد )
جفت هاي جاذب (لیتیوم بروماید) و مبرد (آب) بايستي داراي خصوصيات زير باشند:

دماي نقطه جوش مبرد یا آب بايد خيلي كمتر از دماي نقطه جوش جاذب یا لیتیم برومید باشد. در نتيجـه مولـد بخار فقط تا دماي نقطه جوش مبرد یا آب دماي محلول را بالا ميبرد كه فقط مبرد یا آب تبخير شود. ايـن اختلاف دماي نقاط جوش اين اطمينان را به ما مي دهد كـه تنهـا آب اسـت كـه بـه سـمت کندانسور و اواپراتور مي رود. جاذب یا لیتیم بروماید هم بايد تمايل جذب شديدي براي حل كردن مبرد یا آب در خود در فشار واحد جاذب یا لیتیم برومید داشـته باشـد. ايـن خاصـيت لیتیوم بروماید باعـث مي­شود ميزان كمتري لیتیم برومید در چرخه گـردش كنـد (ميـزان كمتـري جـاذب نيـاز داريـم) و همچنين اندازه و ابعاد مبدل حــرارتي هم كوچكتر مي­ شود.

محلول جاذب (لیتیوم بروماید) يا مبرد (آب) نبايد در محدوده كـاركرد دمـايي و فـشار چرخـه، كريـستاله شـوند، كريستاله شدن باعث مي شود جلوي جريان محلول گرفته شود و منجر به از كار افتادن دستگاه تبرید جذبی مي­ شود.

هم جاذب (لیتیم برومید) و هم مبرد (آب) بايد در محدوده فشار پايين و محدوده دمايي كـاركرد دسـتگاه داراي پايداري شيميايي باشند. ناپايداري شيميايي با توجه به كاركرد اين مـواد بـراي مـدت هـاي طولاني و شرايط نسبتا سخت مي تواند باعث تشكيل مواد جامد، گاز و يا مواد خورنده نـامطلوب گردد.

در مورد زوج آب ـ ليتيوم برومايد مي توان گفت كه به علت نسبت فراريت بالا، پايداري و گرمايي نهان نسبتًا زياد آب و ايمني بالا و همچنين ضريب عملكرد چرخه بالا نسبت به چرخـه تبريد جذبي آمونياك، آب به طور وسيعي بـه كـار مـي رود. از آنجـا كـه در زوج آب - لیتیوم بروماید، آب به عنوان مبرد مي باشد و همانطور كه مي دانيد آب در صفر درجـه سـانتيگراد يـخ مي زند. از اين زوج جاذب و مبرد براي دماهاي پايين نمي توان استفاده كرد و نمي توان آب سرد خروجي چيلر را به پايين تر از °C7 رساند، ولي بـراي مـصارف تهويـه مطبـوع بـسيار مناسـب مي باشد و براي تبريد زير صفر از سيستم هاي آمونياك استفاده مي شود.

نكته ديگري كه در رابطه با زوج ليتيوم برومايـد - آب بايـد بـه آن اشـاره كـرد موضـوع كريستاله شدن محلول جاذب مي باشد. محلول جاذب در غلظت هـاي متوسـط و دمـاي پـايين ممكن است كريستاله شـود لـذا بايـد محلـول را از ايـن شـرايط دور نگه داشـت. مـسأله ديگـر خورندگي محلول جاذب می باشد كه براي آن هم تمهيداتي انديشيده شـده اسـت كـه در مطلبی جدا بيـان مي گردد.

نتیجه گیری

برای کنترل این شرایط خوردگی در چیلرهای جذبی بهره برداران چیلرهای جذبی با نمونه برداری از محلول لیتیم بروماید و ارسال آن به آزمایشگاه، از میزان غلظت مواد مختلف در محلول آگاه می شوند. نمونه برداری باید با دقت انجام شود تا نمونه اخذ شده نماینده کل محلول باشد. در این کار میتوان از دستورالعملهای سازنده چیلر استفاده نمود. نمونه نیز بهتر است پس از دریافت، سریعا به آزمایشگاه ارسال شود چرا که مواد موجود در نمونه در حال تعادل نیستند و ممکن است با گذشت زمان تغییراتی در غلظت آنها رخ دهد.