
استفاده از میکروتوربین در چیلرهای جذبی
برای درک نحوه کاربرد یک موتور میکروتوربین در یک سیستم چیلر جذبی در ابتدا باید به بررسی چیلرهای جذبی بپردازیم.
نحوه عملکرد چیلر جذبی :
در چیلرهای جذبی برخلاف چیلرهای تراکمی از جذبکننده (Absorber) و مولد حرارتی (ژنراتور) به جای کمپرسور استفاده میگردد. عمومیترین خنککننده در چیلرهای جذبی سیستم برمید لیتیم (لیتیوم برماید) است. در این سیستم، در قسمت جذبکننده، بخار آب توسط لیتیوم برماید غلیظ جذب شده و در قسمت ژنراتور، آب بر اثر حرارت تبدیل به بخار میشود. بخار آب در کندانسور که دارای فشار ۱ اتمسفر است به حالت مایع در میآید و سپس در اواپراتور که تحت فشار ۰٫۰۱ اتمسفر دوباره به بخار تبدیل میگردد و آب برای اینکه تبخیر گردد گرمای نهان خود را از محیط اطراف اواپراتور میگیرد و باعث ایجاد برودت میشود سپس بخار آب ایجاد شده در اواپراتور به جذبکننده منتقل میگردد و دوباره این چرخه تکرار میشود.
اجزاء چیلرهای جذبی
- اواپراتور
- جذب کننده
- کندانسور
- ژنراتور
- مبدل حرارتی
- پمپ ها
اواپراتور
وظیفه این جزء، خنک کاری آب در سیستم می باشد و بصورت مبدلی است که جریان آب خنک مورد نیاز برای سیستم فن کوئل و هواساز را تغذیه میکند. درون اواپراتور لوله های مسی ای تعبیه شده است که آب خروجی فن کوئل های نصب شده درون ساختمان، درون آن جریان دارد که میبایست خنک گردد. مایع مبرد بوسیله کلکتورهای مجهز به افشانه بر روی لوله های مسی اواپراتور پاشیده میشود. عملیات پاشش بصورت افشانه ای نرخ انتقال حرارت بین آب و مبرد را افزایش می دهد. رویه کار به این صورت است که، مایع مبرد گرمای ذکر شده در آب گردش یافته در سیستم را دریافت می کند و تبدیل به بخار می کند. با توجه به اینکه فشار اواپراتور پایین است ولی مبرد بخار شده فشار بالایی دارد، نیاز است تا اقدامیبرای جلوگیری از افزایش فشار بخار مبرد انجام پذیرد. برای این منظور، مبرد بخار شده را جمع آوری میکنند تا فشار بالا نرود. از لحاظ موقعیت قرارگیری، جذب کننده و اواپراتور در مجاورت هم قرار داشته و امکان اتصال نزدیک دو جزء فراهم آمده است.
کندانسور
کندانسور وظیفه تغییر فاز مبرد را از حالت بخار به حالت مایع برعهده دارد. بخاراتی که از خروجی ژنراتور جمع شده به کندانسور هدایت می شود تا بوسیله آب خنک تبدیل به مایع گردد. درون کندانسور مجموعه لوله های مسی قرار دارد که درون آن آبی که از برج خنک کننده تغذیه میشود جریان دارد و پیرامون آن، مبرد بصورت بخار داغ موجود است. مکانیزم انتقال حرارت در این دستگاه، بصورت انتقال حرارت از بخار داغ مبرد به آب موجود در لولههای مسی است. با انجام این انتقال حرارت در کندانسور، بخار آب، تبدیل به مایع شده و کف کندانسور جمع آوری شده و برای خارج شدن راهی به غیر از ورود به اواپراتور ندارد تا دوباره بخار شده و سبب سرمایش آب مورد نیاز در فن کویل ها و دستگاه های هواساز گردد. در چیلرهای جذبی از نوع شعله مستقیم، ژنراتور تعبیه شده در سیستم به عنوان کندانسور نیز، عمل کرده و وظیفه انجام میعان مبرد را انجام میدهد.
جذب کننده
در این قسمت از دستگاه چیلر، از ماده ای به عنوان جاذب رطوبت استفاده میشود، ماده ای که به عنوان جاذب استفاده میشود که میبایست حجم زیادی از بخار آب را در زمان کوتاهی جذب نماید و اواپراتور را بصورت خشک ثابت نگه دارد. جذب کننده یک مبدل حرارتی از نوع پوسته و لوله ای است که در لوله های آن آب خنک تغذیه شده از برج خنک کن، جریان یافته و محلول لیتیم برماید درون پوسته جریان دارد. با جذب بخار آب ، فشار اواپراتور کاهش می یابد. نمکها مواد مناسبی برای این قسمت هستند و معمولا از بهترین نمکها از نظر رطوبت گیری در جاذب استفاده میشود. محلول لیتیم برماید مناسبترین ترکیب نمکی است که در جاذب از آن استفاده می شود و همه بخار موجود در اواپراتور را جذب می کند. این ماده، در شرایط دمایی و غلظت مناسب، بیشترین و بهترین جذب را داراست. به منظور افزایش راندمان در فرآیند جذب، میبایست ماده لیتیم برماید را در شرایط مرطوب نگهداری نمود. همچنین هرچقدر دمای آبی که از برج خنک کن کمتر باشد، راندمان جذب نیز بیشتر خواهد بود. البته در صورتی که دمای آب خیلی پایین باشد باعث ایجاد کریستال در جاذب خواهد شد. فرآیند جذب سبب کاهش فشار در جاذب می گردد و این فشار پایین باعث پیوستگی عمل جذب می شود.
در فرآیند جذب، مایع مبرد حرارت خود را از دست میدهد و بصورت مایع محلول با لیتیم برماید درمیآید. حرارت دفع شده از بخار آب خنک شده، فرآیند جذب آن در محلول بوسیله لوله های مسی را تکمیل می کند. فرآیند جذب بخار توسط محلول، باعث کاهش غلظت محلول شده و همچنین قدرت جذب را کاهش می دهد. محلول رقیق شده به ژنراتور باز می گردد و با استفاده از حرارت، مبرد از محلول جدا شده و محلول تغلیظ می گردد و دوباره به جذب کننده برگردانده می شود.
ژنراتور
همانطور که قبلا هم گفته شد، وظیفه ژنراتور جداکردن مبرد (آب) از لیتیم برماید است و این مهم با هدف افزایش غلظت لیتیم برماید انجام می پذیرد. منبع انرژی در ژنراتورها می تواند دیگ آب گرم، دیگ بخار و یا شعله مستقیم حرارت باشد. محلول با غلظت کم خارج شده از جذب کننده، با گرفتن حرارت، آب موجود در خود را از دست داده و این عمل باعث تغلیظ لیتیم برماید میشود. همانطور که در توضیح جذب کننده نیز گفته شد، مایع غلیظ به منظور انجام جذب دوباره، به جذب کننده برگردانده میشود. مزایای استفاده از شعله مستقیم به منظور تأمین حرارت ژنراتور عبارتند از:
- کاهش مصرف انرژی گاز
- کاهش تلفات گرمایی
- ارتباط کامل و مستقیم و بدون تلفات بین دیگ و ژنراتور
- حجم کمتر مجموعه
- امکان استفاده از آن در فرآیند گرمایش در زمستان
مبدل حرارتی
همانطور که گفته شد، جریان محلول رقیق از جذب کننده به ژنراتور فرستاده شده و بعد از تغلیظ، جریان محلول به جذب کننده فرستاده می شود. لولههای عبوری محلول رقیق و غلیظ به موازات هم قرار دارند. سردی موجود در محلول جذب کننده، راندمان فرآیند را بالا میبرد. محلول غلیظ شده با دمایی بالاتر از دمای محلول رقیق، در حال جریان است. باتوجه به شرایط دمایی مسیر رفت و برگشت جریان محلول و با ایجاد یک محفظه بصورت مبدل حرارتی میتوان دمای هر دو جریان را به هم نزدیک نمود تا ژنراتور انرژی کمتری مصرف نموده و راندمان سیستم افزایش پیدا کند. نوع این مبدل نیز از نوع پوسته و لوله ای است، محلول رقیق که دمای کمتری هم دارد از داخل لوله جریان یافته و محلول غلیظ که دمای بیشتری دارد از داخل پوسته جریان مییابد.
پمپ ها
تنها دستگاه های مکانیکی موجود در سیستم چیلر جذبی، پمپها هستند. درون دستگاه چیلر دو پمپ وجود دارد که بنابر شرایط ممکن است یک پمپ دیگر نیز به مجموعه اضافه شود. پمپ اول برای به جریان انداختن مبرد و پمپ دوم برای حرکت دادن محلول غلیظ و رقیق در سیستم تعبیه می شوند. پمپ سوم نیز در صورت نیاز سیستم برای انجام اسپری و پاشش به منظور افزایش راندمان در انتقال حرارت، در سیستم چیلر قرار می گیرد. بلبرینگ این پمپ ها بصورتی ساخته شده اند که نیاز به روغن کاری و خنک کاری ندارند.
کاربرد میکروتوربین ها در چیلرهای جذبی
با توجه به اینکه در چیلرهای جذبی نیازمند مقادیر بالایی از حرارت هستیم ، میتوان این حرارات را از طریق یک موتور میکروتوربین با تولید بخار یا انرژی گرمایی مستقیماً به دستگاه چیلر بدهیم. در هر صورت این چیلرها نیاز به حرارت یا همان انرژی گرمایی زیادی دارند و علاوه بر این انرژی گرمایی، نیازمند انرژی الکتریکی نیز هستند؛ به اندازهای که بتواند پمپ های دستگاه را به کار انداخته و روشن کند.
همانطور که اشاره شد با فعالیت های فنی و مهندسی ، این چیلرها را به خوبی می توان به وسیله ی یک میکروتوربین مناسب کوپل کرده و نیاز به برق شبکه توسط این چیلرها را به صفر رساند بدین ترتیب سرمایش تنها با استفاده از گرمایش و مصرف گاز و سوخت داشته باشیم.