مرکز دانش صنعت تاسیسات

 

 تا پيش از قرن نوزدهم ميلادي تبريد تنها به حمل ونقل يخ از مناطق سردسير به مناطق گرم سير و نگهداري آن در محفظه هاي مخصوص و يا زير زمين و همچنين ساخت يخ در زير زمين[1] و نيز نگهداري برف فشرده در مكانهاي مخصوص براي استفاده در فصول گرم سال محدود بود.در سال 1834 اولين ماشين تبريد دستي در انگلستان تحولي در صنعت تبريد به وجود آورد ،قبل از آن ميشل فاراده در سال 1824 يك سلسله آزمايشات براي تبديل بعضي گازهاي پايدار به مايع انجام داد كه مبناي كار ماشينهاي جذبي قرار گرفت اگرچه فاراده در زمان خودش نتوانست از اين آزمايشات براي توليد برودت بهره بگيرد ولي مقدمه اي شد براي آيندگان .

در سال 1851 يك مخترع آمريكايي يك ماشين يخ ساز با مبرد هوا ساخت و در سال 1859 سيكل جذبي با استفاده از آمونياك بعنوان ماده مبرد وآب به عنوان جاذب توسط فرديناندكاره مورد استفاده قرار گرفت اين سيتم اولين بار در ايالات متحده آمريكا براي ساخت چيلر هاي جذبي استفاده شد .سپس در سال 1860 اولين ماشين اتر سولفوريك براي ايجاد برودت در صنايع نوشابه سازي در استراليا ساخته شد بعد ها در سال 1880 اولين كارخانه يخ مصنوعي ساخته شد و اين كارخانه اولين قدم در عمومي سازي صنعت تبريد بود.

در سال 1890 تبريد تراكمي و جذبي رواج يافت البته در اوايل پيدايش تبريد تراكمي ،دستگاههاي موجود حجيم وگران بودند و راندمان زيادي نداشتند و مي بايست فردي متخصص از آنها نگهداري مي نمود به همين دليل تبريد مكانيكي صرفا به چند كاربرد بزرگ محدود مي شد. يكي از دلايل عدم پيشرفت تبريد مكانيكي در دهه هاي اوليه استفاده از بخار براي چرخاندن كمپرسور بود ،با اختراع و پيشرفت موتودهاي الكتريكي و همچنين تهيه مبرد هاي بي خطر توليدات صنايع تبريد و تهويه مطبوع به نقطه اوج خود رسيد و دستگاههاي هواساز كوچك و يخچالها و فريزرهاي خانگي به ميزان قابل توجهي توليد گرديد و هنوز هم تكامل و پيشرفت ادامه دارد.

 

اساس كاركرد سيستم هاي تبريد جذبي در آزمايش ميشل فاراده كه در سال 1824 م صورت گرفت استوار مي باشد.در آن زمان دانشمندان عقيده داشتندكه گازهايي مانند آمونياك تنها به شكل بخار وجود دارند.فاراده آزمايشهايي را به منظور مايع ساختن آمونياك انجام داد. او مي دانست كه بخار آمونياك مي تواند به مقدار زياد جذب كلريد نقره شود،فاراده كلريد نقره را در دماي بالا در معرض بخار آمونياك قرار داد.پس از جذب بخار آمونياك توسط كلريد نقره،فاراده ماده حاصل را درون يك لوله آزمايش به شكل عدد 8 قرار داد سپس انتهاي لوله را كه حاوي كلريد نقره بود حرارت و در همان حال انتهاي ديگر لوله را در يك ظرف آب سرد قرار داد.

بخار آمونياك تحت اثرحرارت داده شده از كلريد نقره جدا شده و در يك طرف ديگر لوله كه درون آب سرد قرار داشت تقطير شد.پس از اين عمل فاراده لوله آزمايش را از ظرف آب و از نزديكي شعله خارج كرد پس از مدت كوتاهي ،مايع آمونياك در داخل لوله آزمايش به شدت شروع به جوشيدن كرد.سپس تمامي مايع در مدت كوتاهي تبخير شده و مجددا جذب كلريد نقره شد.فاراده با لمس كردن لوله آزمايشي كه آمونياك در آن جوشيده بود متوجه شد كه اين لوله به مقدار زيادي سرد شده است.در واقع آمونياك ضمن تغيير فاز از مايع به بخار گرماي محيط را جذب كرده و سبب ايجاد سرما شده بود در واقع اين آزمايش نقطه آغازين پيدايش سيستمهاي تبريد جذبي بود.

سيستم تبريد جذبي اولين بار در سال 1860 بوسيله فرديناند كاره فرانسوي اختراع شد بدين ترتيب كه اگر در سيستم تراكمي بخار،بجاي كمپرسور يك ژنراتور و يك جذب كننده و يك پمپ قرار دهيم نتيجه يك سيستم جذبي ساده خواهد شد(البته در شرايط خاص مي توان پمپ را نيز از سيكل حذف كرد).

[1]گودالهايي را در زير زمين حفر مي كردند و آنها را از آب پر مي كردند در فصل زمستان آب يخ مي زد و سپس در فصل تابستان ازآن استفاده مي كردند.

در چيلرهاي جذبي مايع مبرد آب است براي آب گرماي نهان تبخير در 100 درجه سانتيگراد برابر 525 کيلوکالري بر کيلوگرم است . دماي جوش آب را مي توان پايين آورد اگر فشار در سطح  آب را پايين بياوريم ، مثلا اگر فشار مطلق آب 0.5 اتمسفر صنعتي باشد ، دماي جوش 81 درجه سانتيگراد و در يکصدم اتمسفر، آب در 4.5 درجه سانتيگراد مي جوشد . به عکس هر چه فشار بيشتر شود ، درجه حرارت جوش نيز زيادتر مي شود، مثلا اگر فشار به 3.5 اتمسفر برسد، آب در 147 درجه سانتيگراد مي جوشد . در چيلرهاي جذبي مايع ديگري نيز به عنوان ابزور بر ( جذب کننده ) براي جذب بخارهاي آب وجود دارد که بيشتر از محل ليتم برمايد  براي اين منظور استفاده مي شود. زيرا اين محلول داراي قدرت جذب بخار آب زياد است و سمي و قابل انفجار نيست و همچنين ايجاد ترکيبات مضر نمي کند .

 

 

براي درک بهتر کار اين نوع چيلرها مراحل مختلف تشريح مي شود :

اگر دو ظرف داشته باشيم که در يکي آب و در ديگري محلول ليتم برمايد باشد و فرض کنيم که هوا بوسيله پمپ خلاء از اين ظروف تخليه شده باشد ، ظرفي که آب در آن است تبخير کننده (اواپراتور) و ظرفي که در آن ليتم برمايد است ابزوربر نامیده می شود. بخار آب در اثر گرما ایجاد و به سمت ابزوربر می رود و به وسيله محلول ليتم برمايد جذب مي شود.

از طرفي در نتيجه ي تبخير قسمتي از آب در اواپراتور ، درجه حرارت آب باقي مانده کاهش مي يابد. براي اينکه از سرماي حاصله در اواپراتور استفاده شود ، يک کويل داخل اواپراتور قرار می گیرد که آب سرد شونده Chilled Water که منظور اصلی چیلر جذبی می باشد در آن جريان دارد.

این آب وارد کويل شده و از سمت ديگر آن خارج مي شود . آب سرد شده براي خنک کردن ساختمان موردنظر به کار مي رود .

حال براي بهتر کردن کيفيت کار و راندمان سيستم ، دو پمپ به شرح زير اضافه مي کنيم :

پمپ مايع مبرد : اين پمپ آب را روي کويل مي ريزد و شدت تبخير آب را زياد مي کند .

پمپ ابزوربر : اين پمپ محلول ليتيم برومايد را به صورت اسپري در ابزوربر مي پاشد و در نتيجه قدرت جذب آنرا بالا مي برد .

اضافه کردن اين دو پمپ ، راندمان سيستم را بالا مي برد، اما دو اشکال اساسي باقي مي ماند :

يکي اين که محلول ليتيم برومايد مرتبا بخار آب را جذب مي کند و رقيق مي شودو در نتيجه قدرت جذب کنندگي خود را از دست ميدهد . براي رفع اين مشکل، به سيستم يک ژنراتور و يک پمپ اضافه مي کنيم و محلول ليتيم برومايد به ويسله اين پمپ به ژنراتور مي رود و به وسيله بخار حرارت داده مي شود و در اثر حرارت، آبي را که جذب کرده است ، به صورت بخار خارج مي شود و محلول مجددا غليظ ميشود و به ابزوربر بر مي گردد .

براي رفع مشکل دوم ، به سيستم اخير يک کندانسور ( تقطير کننده ) اضافه مي کنيم تا بخار آبي که از ژنراتور خارج مي شود به کندانسور برود و به مايع تبديل شود و دوباره به اواپراتور بر گردد و در نتيجه يک مدار بسته تشکيل مي شود.

حال براي تکميل سيستم و بالا بردن راندمان کار ، يک مبدل حرارتي بين ژنراتور و ابزوربر قرار مي دهيم تا از يکطرف محلول رقيقي را که از ابزوربر به ژنراتور مي رود، گرم کند و از طرف ديگر محلول غليظي را که از ژنراتور به ابزوربر بر مي گردد ، خنک کند .

با توجه به اين که هر چه درجه حرارت محلول ليتيم برومايد پايين تر باشد، مي تواند آب بيشتري جذب کند، بنابراين براي خارج کردن گرماي حال از انحلال در ابزوربر و بالا بردن قدرت جذب لتيتيم برمايد ، يک کويل در ابزوربر قرار مي دهيم که داخل آن آب سرد ( از برج خنک کننده ) جريان يابد .

در بعضي از مدل ها پمپ ابزوربر را حذف مي کنند و جريان محلول در اثر اختلاف فشار انجام مي گيرد.

نکته قابل ذکر اين است که محلول حاصل در ژنراتور، تحت نيروي جاذبه و اختلاف فشار، از مبدل حرارتي عبور مي کند ( به وسيله محلول رقيق سرد مي شود ) و به وسيله يک ادوکتور ( که نوعي مخلوط کن است ) با محلول رقيق مخلوط مي شود محلول مخلوط را تشکيل ميدهد و اين مخلوط به افشانک هاي ابزوربر مي رود.

فشار مطلق کندانسور و ژنراتور تقريبا مساوي وبرابر يک دهم اتمسفر است که معمولا در يک پوسته قرار مي گيرند و فشار اواپراتور و ابزوربر حدود يک صدم اتمسفر است و در يک پوسته قرار داده مي شودبا توجه به فشار موجود در اواپراتور ، آب در 4.5 درجه سانتيگراد مي جوشد و در نتيجه درجه حرارت آب سرد تا حدود 7 درجه سانتيگراد مي رسد .

 

فناوري تبريد جذبي روشيعالي براي تهويه مطبوع مرکزي در تأسيساتي است که ظرفيت ديگ اضافي داشته و مي توانندبخار يا آب داغ مورد نياز براي راه اندازي چيلر را تأمين نمايند. چيلر هاي جذبيظرفيت بين 25 تا 1200 تن برودتي را براحتي تأمين مي کنند. البته قابل ذکر است کهبرخي از توليد کنندگان ژاپني موفق شده اند چيلرهاي جذبي با ظرفيت معادل5000 تن نيزتوليد کنند. در سيستمهاي جذبي غالباً از آب به عنوان مبرد استفاده مي شود. گرمايمورد نياز براي کارکرد اين چيلرها به طور مستقيم از گاز طبيعي يا گازوئيل تأمين ميگردد.

 منابع غير مستقيم گرما در چيلرهاي جذبي عبارتند از آب داغ بخار پر فشار و کم فشار. بر اين اساس توليد کنندگان مختلف در جهان سه نوع اصلي چيلر جذبي ارائه مينمايند که عبارتند از : شعله مستقيم ، بخار و آب داغ.

در يک تقسيم بنديعمومي مي توان چيلرهاي جذبي را در دو دسته چيلرهاي جذبي آب و آمونياک و چيلرهايجذبي ليتيوم برومايد و آب طبقه بندي نمود . در واقع در هر سيکل تبريد جذبي يک سيالجاذب و يک سيال مبرد وجود دارد که تقسيم بندي فوق بر اين مبنا انجام شده است. درسيستم آب و آمونياک ، سيال مبرد آمونياک وسيال جاذب آب است. در سيستم ليتيومبرومايد و آب ، سيال مبرد آب و سيال جاذب ، محلول ليتيوم برومايد است.

علاوه برزوج مبرد و جاذب هاي ذکر شده ، در بعضي سيکل هاي تبريد جذبي از زوجهاي ديگري نيزاستفاده مي گردد که در جدول (1) آمده است.

اما بر حسب اجزاي سيستم هم ميتوان تقسيم بندي هاي ديگري ارائه کرد مثلاً مي توان سيکل هاي تبريد جذبي را به سيکلهاي تبريد يک اثره ، دو اثره و سه اثره طبقه بندي کرد. امروزه سيکل هاي تبريد جذب تک اثره و دو اثره در مقياس بسيار وسيع و در اشکال متنوع ساخته مي شوند و سيکل هايسه اثره همچنان در دست مطالعه مي باشند.

 

 

جدول (1) : زوج هاي مبرد و جاذب

 

جاذب /مبرد/ نوع جاذب

 

 LiBr/ H2O /هاليد قليايي (نمک)  

 CaCl2/ H2O /هاليد قليايي (نمک)

 ZnCl2/ H2O /هاليد قليايي (نمک)

ZnBr / H2O /هاليد قليايي (نمک)

 H2SO4/ H2O /اسيد

H3PO4/ H2O /اسيد

هيدروکسيدهاي قليايي/ H2O /باز / H2O /NH3

تيوسيانات هاي قليايي/NH3

محلول جاذب در شرايط عملکردي عادي کريستال نمي کند. اما در صورتيکه چنين اتفاقي افتاد، جهت تشخيص علت و نحوه برطرف کردن آن به بخش رفع اشکال رجوع کنيد . هنگامي که اين وضعيت رخ دهد، معمولا محلول در داخل مبدل حرارتي کريستال کرده و جلوي جريان محلول غليظ را از ژنراتور مي گيرد . در اين حالت محلول به درون يک لوله سرريز شده و مستقيما به درون مخزن جاذب مي ريزد .

سپس پمپ محلول، محلول داغ را از درون لوله هاي مبدل حرارتي گذرانده و به طور خودکار گرماي محلول موجب رفع کريستال مي شود .

 

 

 

در صورتيکه پس از يک دوره طولاني خاموش دستگاه ، کريستال به وجود آيد ( چنانچه عمليات رقيق سازي به درستي انجام نشده باشد يا در صورت قطعي برق) ممکن است کريستال باعث جلوگيري از چرخش روتور گرديده و حتي پمپ Overload نمايد که اين حالت مي تواند عمل آن را مختل سازد.

در چنين شرايطي بايد از دستورالعمل زير پيروي نمود :

1- بدنه و لوله هاي انتقالي پمپ محلول را با بخار حرارت دهيد . در هنگام کار با پمپهاي بسته بايد دقت بسياري به خرج داد . هنگام حرارت دادن بدنه موتور با بخار بايد دقت شود تا به هيچ وجه حرارت به موتور و کنترلهاي آن به طور مستقيم داده نشود . همچنين به هيچ وجه نبايد اتصالات فلنج را مستقيما حرارت داد . زيرا حرارت مي تواند موجب از بين رفتن واشرها شود .

2- از حرکت موتور پمپ محلول اطمينان حاصل کنيد . گردش پمپهاي بسته از طريق مشاهده فشار خرووجي در شير سرويس پمپ قابل تشخيص است زيرا به طور مستقيم نمي توان حرکت موتور را مشاهده نمود . يک فشار سنج را به شير سرويس پمپ وصل کنيد . در صورتيکه دکمه هاي روشن – خاموش پمپ بر روي تابلوي کنترل خاموش شده اند ، آنها را روشن ک نيد . در صورتيکه موتور پمپ حرکت کند، درجه فشار سنج فشاري بيش از فشار اتمسفري را نمايش مي دهد . در صورتيکه داخل پمپ و لوله هاي انتقالي و خروجي آن به طور کامل بسته شده باشند، درجه فشار سنج فشار 0 را نمايش مي دهد . 

در صورتيکه بعضي از قسمتهاي داخل پمپ گرفته باشند و بقيه قسمتها باز باشند، بروز خلاء عميق مي تواند نشان دهنده عدم گردش موتور باشد . در چنين شرايطي آن قدر به حرارت دهي به بدنه پمپ ادامه دهيد تا فشار سنج ، عددي بالاتر از فشار اتمسفري را نشان دهد . به هيچ وجه دکه ريست پمپ را بيش از يک بار در هر 5 دقيقه آزاد نکنيد . در صورتيکه مبدل حرارتي هم بسته شده باشد، با به راه افتادن پمپ محلول داغ در درون آن به جريان افتاد و کريستال بر طرف مي شود.

در صورتيکه لوله انتقال دهنده محلول از مبدل حرارتي به افشانه جاذب بسته شده باشد، پمپ آن چگاليده کندانسور را خاموش کرده و دستگاه را در حالي که شير کنترل ظرفيت آن را باز کرده ايد، روشن کنيد، کليد سايکل گارد را در حالت دستي (Manual) قرار دهيد تا محلول رقيق شود.

 

خواص فیزیکی لیتیوم بروماید

نظر به اينكه ليتيوم برومايد از عناصر قليايي و برم از خانواده هالوژنها است، ليتيوم برومايد از نظر خواص فيزيكي و شيميايي نزديك به نمك طعام بوده و تركيبي پايدار مي باشد كه در هواي آزاد تجزيه نمي گردد و تبخير وتصعيد نمي شود(مگر در دماهاي بيش از 5000 درجه سانتي گراد).

خواص اساسي اين نمك در جدول زير نشان داده شده است:

 

فرمول شيميايي	Libr
وزن مولكولي	86.856
درصد هريك از عناصر	Li 7.99%,Br 92.01%
ظاهر	حبه هاي كريستالي بي رنگ
وزن مخصوص	3.464 در 25 درجه سانتي گراد
نقطه ذوب	547 درجه سانتي گراد
نقطه جوش	1256 درجه سانتي گراد

ليتيوم برومايد داراي خاصيت جذب رطوبت بسيار زياد مي باشد

 

گرماي ويژه:

گرماي ويژه محلول جاذب (ليتيوم برومايد)كم مي باشد و از نظر كمك به راندمان حرارتي چيلرهاي جذبي بسيار قابل اهميت است .كوچك بودن گرماي ويژه در شرايط كار و بزرگ بودن گرماي نهان تبخير آب اين انتظار سيستمهاي تبريد جذبي كه در آنها محلول جاذب ليتيوم برومايد است ومبرد آب مي باشد را پيش مي آورد كه داراي راندمان حرارتي بالايي باشند.

 

فشار بخار در اواپراتور:

علت اصلي استفاده از محلول ليتيوم برومايد به عنوان جاذب در چيلرهاي جذبي آن است كه فشار نسبي بخار آب در محلول خيلي كم بوده كه اين بدان معني است كه خاصيت جذبرطوبت ليتيوم برومايد بسيار بالا است.

 

خورندگي :

خورندگي محلول ليتيوم برومايد خيلي كمتر از آب نمك و يا محلول نمكهاي كلسيم مي باشد،اما از نظر رعايت موارد ايمني نظر به اينكه خورندگي نكته بسيار مهمي در طراحي تجهيزات مي باشد. محلول ليتيوم برومايد به صورت قليايي در آمده و علاوه بر اين افزودني هاي شيميايي جهت مقابله با خورندگي به آن افزوده مي شود(ليتيوم كرومات).

 

 

 

منبع: پایگاه تعویض هوا