به طور کلی عملکرد سیستم­های جذبی مشابه سیستم­های تراکمی بوده ولی وابستگی شیمیایی ماده جاذب[۱۲] به مبرد[۱۳] سبب به وجود آمدن اثر سرمایش خواهد شد. این سیکل با در نظر گرفتن عملکرد ۴ جزء اصلی آن یعنی جاذب[۱۴]، ژنراتور[۱۵]، میعان کننده یا کندانسور[۱۶] و تبخیر کننده[۱۷] به خوبی درک خواهد شد. شکل ۱-۲ شماتیکی از یک سیستم تبرید جذبی را در ساده ترین حالت (تک اثره[۱۸] ) نمایش می­دهد. روش کار چیلر جذبی تک اثره به طور جامع در مراجع معرفی شده آورده شده است ولی به طور مختصر در اینجا اشاره می­ شود. مایع مبرد در فشار و دمای بالا در شکل ۱-۲ وارد کندانسور شده و با ازدست دادن حرارت خود به مایع تبدیل می شود. به جز سیستم­های کاملاً کوچک، در سایر موارد از کندانسورهای خنک شونده با آب استفاده می­ شود. سپس مایع مبرد داغ از طریق یک اوریفیس منبسط و وارد اواپراتور می­ شود. این مایع که در دما و فشار بسیار کمی قرار دارد در آنجا تبخیر شده و حرارت خود را از محیطی که قرار است سرد شود دریافت می­ کند. سپس بخار خروجی از از اواپراتور در همان فشار پایین وارد قسمت جاذب شده و جذب محلول [۱۹]LiBr غلیظ می­ شود. فرایند جذب، به علت قابلیت مولکولی مابین مبردو ماده جاذب امکان­ پذیر بوده و گرمای ناشی از این عمل به مجموعه دسته لوله جاذب که از آب یک برج خنک کن یا هر سیستم دور ریزش حرارتی قابل تأمین است، انتقال می­یابد. معمولاً این سیستم با سیتم دور ریزش حرارتی در کندانسور یکی خواهد شد. سپس محلول به وسیله یک پمپ با عبور از یک مبدل حرارتی تماس مستقیم)[۲۰] و به منظور بالا بردن دمای مخلوط و افزایش راندمان، با صرف کمی کار وارد ژنراتور می­ شود.

شکل ۱-۲ تشریح شماتیکی چیلر جذبی تک مرحله ای[۲۸]
شکل ۱-۳نمایش یک سیکل جذبی تک اثره در سطوح مختلف دمایی و فشار
در این قسمت با صرف میزان کمی انرژی حرارتی، ماده جاذب از مبرد با افزایش حرارت مخلوط و به علت تفاوت در نقطه جوش جدا و ماده مبرد به سمت کندانسور و محلول غلیظ ماده جاذب به سمت مبدل حرارتی رفته و در آنجا خنک و به جذب کننده برگشته و سیکل کامل می­ شود.
همانطور که آشکار است سیستم بین دو سطح فشار کار می کند و با سه منبع حرارتی مختلف تبادل حرارت دارد(شکل ۱-۳) : دمای پایین در اواپراتور ، دمای متوسط در کندانسور و جاذب و دمای بالا در ژنراتور . همانطور که از بحث قبل مشاهده شد یک سیستم جاذب با دو سیال (مبرد و جاذب) کار می­ کند، در حالی که در سیکل­های تراکمی از یک سیال استفاده می­ شود.
۱-۳ تکنولوژی چیلر های جذبی:تقسیم بندی
اولین اساس برای تقسیم بندی سیستم­های جذبی نوع سیال عامل به کار رفته در آنها است. زوج لیتیم برماید – آب و زوج آب و آمونیاک (NH3-H2O) معمول­ترین سیال­های رایج در سیستم­های تبرید جذبی هستند. در زوج آب- لیتیم برماید، آب به عنوان ماده مبرد و نمک لیتیم برماید به عنوان ماده جاذب و در زوج آب آمونیاک، آب ماده جاذب و آمونیاک ماده مبرد است. اکثر واحدهای سرمایش جذبی تجاری و با ظرفیت­های بالا از سیال عامل آب – لیتیم برماید استفاده می­ کنند. این در حالیست که سیستم­های آب- آمونیاک نیاز به دماهای بالاتری در سطوح انتقال حرارت مربوطه دارند و نیز عملکرد آنها نسبتاً پایین است در حالیکه دماهای پایین تر از نقطه انجماد را می­توان در آنان ایجاد نمود (در این حالت آب نقش جاذب را دارد). بنابراین برای کاربردهای تبریدی مورد استفاده قرار می­گیرد، در صورتی که سیستم تشریح شده با سیال آب و لیتیم برماید برای مصارف تهویه به کار می­روند. سیالات دیگری نیز در سیستم­های جذبی وجود دارند که اخیراً محققان از آنها برای سیستم­های جذبی خورشیدی استفاده می­ کنند. از این موارد می­توان به زوج­های NH3-CACL2و NH3-SRCL2 و سه­گانه­هایی از قبیل NAOH-KOH-CSOH نام برد.[۱]

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

سیستم­های جذبی عادی را همچنین می­توان بر اساس منبع حرارتی در ژنراتور­های آنها تقسیم ­بندی نمود[۲۸]:
– واحدهای اشتعالی مستقیم [۲۱]که حرارت را به طور مستقیم از طریق اشتعال گاز طبیعی یا هرگونه سوخت فسیلی توسط مشعل تأمین می­ کنند،
– واحدهای اشتعالی غیر مستقیم[۲۲]که حرارت را از طریق بخار آب تأمین می کنند،
– واحد های استفاده کننده از گاز خروجی دیگر واحدها (مانند خروجی توربین گاز) یا واحدهای بازیابی حرارت،.
-کالکتورهای خورشیدی.
در نهایت مشخصات غالب سیستم­های جذبی که هم اکنون مورد استفاده قرار می­گیرند عبارتند از[۲۸]:
شکل ۱-۴نمای جانبی و شماتیک یک چیلر جذبی تک اثره[۲۸]
– ساده بودن طراحی بدون وجود اجزاء متحرک و کارکرد در دماها و فشار های نسبتا پایین،
– نیاز به انرژی الکتریکی کم،
– نرخ بالای دور رریزش حرارتی[۲۳] به منبع بالای گرمایی که نسبت به سیستم های تراکمی نیازمند برج های خنک کن با ظرفیت بالا و انرژی زیاد فن و پمپ می­باشد،
-اندازه و وزن نسبتا زیاد این تجهیزات،
-استفاده این سیستم­ها از سیالات عامل بی خطر و بدون تأثیرات گرمایشی زمین و بی­خطر برای لایه اوزون.
۱-۳-۱ سیکل های جذبی یک یا چند اثره با سیال عامل لیتیم برماید:
سیکل نمایش داده شده در شکل­های ۱-۳و۱-۴ سیکل یک مرحله­ ای یا تک­اثره[۲۴] نامیده می­ شود. میزان دمای لازمه برای ژنراتور این گونه چیلرها در حدود ۹۳ تا ۱۳۲ درجه سانتیگراد می­باشد و بخار آب به کار رفته در ژنراتور این تجهیزات می­بایست دارای فشار ۶/۱ تا ۲ بار باشد. [۲۸]چنانچه دمای کاری چیلر کمتر از مقدار حداقل فوق باشد، راندمان سیکل به شدت کاهش خواهد یافت. اگرچه مطابق با استانداردهای امروزی سیستم­های یک مرحله­ ای از لحاظ حرارتی ناکارآمد هستند، اما زمانی­که قیمت بخار ارزان بوده و یا در حالتی­که در خروجی تجهیزات دیگر به صورت بازیابی حرارتی به کار گرفته شود، کارا و مفید هستند. ولی به طور کلی در بهترین حالت ضریب عملکرد این تجهیزات به میزان حدود ۷/۰ تا ۸/۰نمی­رسد. اشکال۱-۴ تا ۱-۶ بیانگر شکل تجاری این گونه سیستم­ها می­باشند. در فصل ۲ جزییات ترمودینامیکی بیشتری از این سیکل­ها در آرایش خورشیدی آنان بیان خواهند شد.
سیستم­های جاذب تک اثره خورشیدی با COP محدود ۷/۰تا۸/۰کار می کنند. سیستم­های یک مرحله­ ای برای حصول دماهای بالاتر از ۱۰۰در جه سانتیگراد مناسب نمی­باشند، علاوه بر آن بر خلاف سایر سیکل­های پمپ حرارتی ، در اثر افزایش بیش از حد دمای ژنراتور میزان ضریب عملکرد سیکل، به علت افزایش در تلفات مخلوط شدن وگردش جریان ، به شدت کاهش خواهد یافت. به همین علت برای غلبه بر این مشکل و افزایش ظرفیت و راندمان سیکل و بهره گیری از منابع گرمایی با دمای بالا، سیستم جذبی (بخش جذب) را می توان با بهره گرفتن از مراحل بیشتر تبدیل نمود.

شکل۱-۵ برشی از یک چیلر جذبی تک اثره تجاری[۲۸]
تفاوت مابین سیکل یک اثره و چند اثره استفاده از گرمای دفع شده در کندا نسور در ژنراتور می­باشد، در نتیجه بدون به کارگیری منابع جدید حرارتی خورشید سرمایش تولیدی را می­توان ۲ تا ۳ برابر افزایش داد. برای این سیستم­ها دمای کاری ژنراتور در حدود ۱۸۸ درجه سانتیگراد و فشار کاری آنان ۹/۸ بار است. میزان ضریب عملکرد آنها نیز در حدود ۲۲/۱ تا ۱۹/۱ است. سیستم­های جذبی دو اثره[۲۵] از نظر نوع جریان مابین مبدل­های حرارتی آنها به سه دسته تقسیم می­شوند: جریان موازی، جریان سری و جریان معکوس. در حالت جریان سری، محلول ضعیف[۲۶] لیتیم برماید در طول مبدل­های حرارتی دما پایین و دما بالا قبل از وارد شدن به ژنراتور اصلی به صورت سری باهم جریان می­یابد. در حالت جریان موازی، محلول ضعیف بعد از خارج شدن از مبدل حرارتی اولیه، دو قسمت شده که یکی به مبدل حرارتی جریان بالا و دیگری به ژنراتور ثانویه میرود. در حالت جریان معکوس، محلول ضعیف توسط بخار ژنراتور اصلی قبل از ورود به ژنراتور دوم گرم می­ شود. [۲۸]

شکل۱-۶نمایی از دو چیلر جذبی تک اثره متفاوت[۲۸]
در شکل ۱-۷ نمایی از سیستم جذبی دو اثره نمایش داده شده است که در آن یک سیستم جذبی با سیال آب – لیتیم برماید و دو ژنراتور و یک کندانسور و با به کار گیری یک جاذب و اواپراتور کار می­ کند. در شکل ۱-۹ نیز نوع دیگری از این سیستم ارائه شده است.

شکل۱-۷نمایی از فلودیاگرام سیکل جذبی چند مرحله ای[۲۸]

شکل۱-۸ برشی از یک سیکل جذبی چند مرحله ای تجاری[۲۸]
این سیستم همانند سیستم ارائه شده در شکل (۱-۳) است با این تفاوت که کندانسور ، ژنراتور ، مبدل و شیر فشارشکن[۲۷] به آن اضافه شده ­اند. در عملکرد این سیستم ۳سطح فشار و ۴سطح دمایی وجود دارد، محلول رقیق جاذب را ترک می کند و به داخل دو ژنراتور که به صورت سری اند جریان یافته و در دو مرحله عمل جدا سازی در ژنراتور صورت می­گیرد. در ژنراتور دما پایین سطح حرارتی پایین­تری مورد استفاده قرار می­گیرد که این حرارت از کندانسور تأمین می­ شود.

شکل ۱-۹ نمایش یک سیکل جذبی چند اثره خورشیدی در سطوح مختلف دمایی و فشار[۲۷]
در سیستم­های چند اثره، خروجی کندانسورها در فشارشکن منبسط شده و این در حالی است که در سیستم­های تک اثره از یک کندانسور استفاده می­ شود، لذا این سیستم­ها را سیستم­های تبرید دو اثره می نامند. همین قوانین را می توان با به کارگیری ۳ژنراتور و ۳ کندانسور در سیستمی موسوم به سیستم جذبی سه اثره[۲۸] مورد استفاده قرار داد و این در حالی است که حرارت منبع گرمایی به اندازه کافی باشد. در این سیستم ها نیز که نمونه ­ای از فلو دیاگرام آنان در شکل (۱-۱۲) توضیح داده شده است، بازده حرارتی سیستم در حدود %۵۰افزایش یافته و به مقادیر ضریب عملکرد در حدود ۴/۱نیز دست می­یابند. همچنین ظرفیت برج خنک کن و میزان آب آرایشی[۲۹] برای این سیکل­ها نیز به علت نیازمندی­های کمتر انرژی ورودی سیستم، کاهش می­یابند.[۲۸]
یک نوع طراحی که همچنان در حال توسعه می­باشد، شامل دوآبشار چیلر تک مرحله­ ای که یکی در دمای سابق و دیگری در دمای بالاتری کار می­ کند، می­باشد. همانطور که قبلاً گفته شد سیستم­های تبرید جذبی غالباً سیستم­های تبرید جذبی تک اثره با دمای ژنراتور نسبتاً پایین می­باشند. با توسعه سیستم­های تبرید جذبی گاز سوز خصوصاً در آمریکا و ژاپن، سیستم­های تبرید با COP بالا در دسترس قرار گرفته است. همچنین سیستم­های جذبی دو اثره با COP 1-2/1 و نیز سه اثره با COP 7/1 در بازار موجود است. این سیستم­ها را می­توان برای تبرید جذبی خورشیدی به شرط فراهم شدن حرارت لازم به کار گرفت.

شکل۱-۱۰نمایی از چیلر جذبی ۲ مرحله ای تجاری[۲۸]

شکل ۱-۱۱ ضریب عملکرد به عنوان تابعی از دمای تأمین شده در سیکل تبرید یک، دو و سه
مرحله ای[۲۸]

شکل ۱-۱۲ نمایی از فلودیاگرام یک چیلر جذبی ۳ مرحله ای [۲۸]
شکل ۱-۱۱ COP را بر حسب دمای تأمین شده خورشیدی در ژنراتور برای سیستم­های تبرید جذبی یک، دو، سه اثره با اجزای یکسان نشان می­دهد. آب سرد ورودی در ۳۰ درجه وارد و در ۷ درجه خارج می شود. همچنین در این شکل عملکرد یک سیستم که در یک سیکل کارنو کار می­ کند برای مقایسه ارائه شده است، آشکار است که برای سیستم چنانچه درجه حرارت ژنراتور تأمین شده کمتر از این دمای حداقل باشد، سیستم قادر به کارکردن نمی ­باشد.[۲۸]
۱-۳-۲ سیستم­های جذبی آب-آمونیاک
این گونه سیستم-ها در کابردهای سرمایشی و تهویه مطبوع برای منازل مسکونی و تجاری مورد استفاده قرار نگرفته و بیشتر برای موارد سرمایشی و تبریدی در درجه حرارت­های بسیار پایین ودر ظرفیت­های محدود مورد استفاده قرار می­گیرند. یکی از موارد اصلی تحقیق و توسعه سیستم­های جذبی در حال حاضر استفاده از این گونه چیلرها در مدل­هایی که دارای ظرفیت بالاتر و بازدهی حرارتی بهتری هستند ، می باشد.
همانطور که در بالا توضیح داده شد، در چیلرهای جذبی آب-آمونیاک، آب به عنوان ماده جاذب و آمونیاک به عنوان مبرد عمل می کند. در این گونه سیکل ها باز تولید محلول غلیظ[۳۰] ماده جاذب توسط فرایند تقطیر جزئی در بالای ژنراتور صورت می­گیرد(به علت طبیعت فیزیکی و شیمیایی آب وآمونیاک)همچنین در این آرایش یک نوع مبدل حرارتی برای ماده مبرد [۳۱]که پیش خنک کن نامیده می شود در بالای اواپراتور قرار داده شده تا از این طریق میزانی از گرمای جذب کننده را نیز قبل از تبخیر کسب کند و راندمان سیکل افزایش یابد.

شکل ۱-۱۳ فلودیگرام سیکل جذبی آب-آمونیاک[۲۸]

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...