تحليل ترموديناميکی

براي واحد جاذب نيز باتوجه به شكل ( ٧–٢) معادلات بقاي جرم كلي محلـول و بقـاي جرم جزء ليتيوم برومايد به ترتيب به صورت زير ميباشند :

از داده های اوليه غلظـت محلـول ورودی جـاذب را داريـم ( % x6 = 63) بنـابراين درمعادلات بالا دو مجهول داريم كه از حل معادلات آنها را به دست ميآوريم. (دبی جرمی خروجی واحد جاذب) به صورت زير بدست ميآيد :

و دبی ورودی جاذب به صورت زير محاسبه ميشود:

با نوشتن معادله بقاي جرم پمـپ محلـول،مقـدار دبـي جرمـي ورودی بـه ادکتـور (مقداری از محلول كه سیركوله میشود) را به دست میآوریم: با توجه به (شكل ٧-٢) داریم:

البته با نوشتن بقای جرم ادكتور نیز میتوانستیم را محاسبه كنیم كه نتیجه یكـی است. مقدار كار انجام شده به واحد جرم پمپ محلول از رابطه زیر محاسبه میكنیم:

حجم مخصوص محلول را با توجه به روابط فصل چهارم محاسـبه مـيكنـيم نتیجه بـه صورت زير است:

با جايگذاری داريم:

توان تئوری پمپ عبارت است از:

با توجه به كار پمپ، ميتوان آنتالپی را در خروجی پمپ محاسبه كنيم:

با داشتن دما و غلظت در نقطه ١ (خروجي ابزبر و ورودی پمپ) ميتوانيم از ديـاگرام h-T-X آنتالپی را در اين نقطه محاسبه كنيم:

با داشتن كار پمپ، ميتوانيم آنتالپی خروجـی پمـپ را بـا نوشـتن بقـای انـرژی پمـپ محاسبه كنيم:

كه از آن داريم:

مشاهده ميشود كه چون كار پمپ ناچيز است تغييرات زيادي و آنتالپی و دمـا حاصل نميشود. بنابراين داريم:

حال معادله بقای انرژی را برای مبدل حرارتی مینویـسیم تـا خـواص نقطـه ٥ (محلـول غلیظ خروجی مبدل) را بدست آوریم:

بنابراين داريم:

با جايگذاری داريم:

با داشتن آنتالپی از دیاگرام h-T-X دما را به دست میآوریم:

با نوشتن معادله بقای انرژی برای ادکتـور، آنتـالپی نقطـه ٦(خروجـی ادکتـور و ورودی ادکتور ) را بدست می آوریم. با توجه به (شکل ٧-٢) داریم:

بنا بر اين داريم:

محاسبه بار حرارتی اجزای سیكل

ابتدا بار حرارتی ژنراتور را محاسبه میكنیم، برای این كار ابتدا باید خـواص بخـار مبـرد خروجی ژنراتور را به دست آوریم. با توجه به اینكه در ژنراتور یك محـدوده دمـا بـرای پوشـش محلول داریم دمای بخار خروجی ژنراتور، براسـاس شـرایط میـانگین نقطـه ورودی و خروجـی ژنراتور (نقاط ٢و ٤) محاسبه میكنیم، بنابراین ابتدا غلظت متوسط محلول ژنراتور را بـه دسـت میآوریم :

 

از دیاگرام P-T-X دمای متوسط ژنراتور را به دست میآوریم :

با توجه به جداول بخارآب، آنتالپی بخار خروجی ژنراتور عبارتست از :

و آنتالپی محلول ژنراتور از دياگرام h-T-X برابر است با :

با نوشتن معادله بقای انرژی، بار ژنراتور محاسبه میشود :

با جایگذاری داریم:

با نوشتن بقای انرژی ابزربر، بار ابزربر را نیز محاسبه می کنیم :

با جایگذاری داریم :

با داشتن خواص مبرد در ورودی و خروجی کندانسور واستفاده از بقای انرژی بار کندانسور به ترتيب زير محاسبه ميشود :

بار برج خنک کن مجموع بار کندانسور و ابزربر است :

 

محاسبه دبی آب برج خنک کن، آب خنک شده، بخار مصرفی :

با توجه به بار برج خنک کن و دمای ورودی و خروجی آن ، از رابطه زیر دبی آب خنک کن را محاسبه می کنیم :

بنابراين داريم :

دمای آب خنک کن ورودی کندانسور را می توان از رابطه زیر محاسبه کرد :

بنابر این دمای ورودی به صورت زیر است:

دبی آب خنک شده برای مصرف در ساختمان را می توان با توجه به بار اواپراتور محاسبه کرد :

با توجه به بار ژنراتور ،دبی بخار مصرفی را محاسبه می کنیم :

از جداول بخار آب :

بنا براين :

ضريب عملکرد سيکل 

ضريب عملکرد را از معادله زير تعيين ميکنيم :

با توجه به کاتالوگ کل کار مصرفی پمپ ها،شامل پمپ محلول، پمپ مبرد و پمپ خلا ١٥ کیلو وات است.بنابراین :

طراحی اجزای چيلر جذبی

کندانسور
تقطیر کننده به کار رفته در چیلرهای جذبی لیتیم – برماید، از نوع پوسته و لوله می باشد. لوله های موجود در پوسته، به صورت دسته لوله افقی و با آرایش مثلثی می باشد. بر اساس در نظر گرفتن انبساط گرمایی، صفحه لوله یک انتها شناور در نظر گرفته می شوئد. شکل (٥-٦) بخار خروجی از مولد بخار، پس از ورود به تقطیر کننده، به صورت لایه ای بر روی دسته لوله تقطیر کننده تقطیر می شوند. بخار تقطیر شده در پائین تقطیر کننده جمع، و از آنجا از طریق لوله رابط بین تقطیر کننده و تبخیر کننده، وارد تبخیر کننده می شوند. تقطیر کننده های پوسته و لوله با دسته لوله افقی که در صنعت رایج می باشد، همانند شکل (٨-١) می باشند. همانطور که مشاهده می شود، بخار از ابتدای تقطیر کننده از طریق نازل وارد پوسته شده و در حین حرکت در امتداد طول دسته لوله تقطیر نیز صورت می گیرد. پوسته می تواند با آرایش F ،E باید آرایش دیگری باشد. در این نوع تقطیر کننده ها سرعت بخار قابل ملاحظه بونده و از شاخص های مهم طراحی، محاسبه افت فشار مجاز بخار در امتداد تقطیر کننده می باشد. در صورتی که در تقطیر کننده چیلرهای جذبی، بخار خروجی از مولد بخار در طول پوسته وارد تقطیر کننده شده و از یک نقطه وارد نمی شود و بر خلاف تقطیر کننده های رایج صنعتی مسیری کوتاه عمود بر پوسته را طی می کند. این پدیده سبب می شود که بخار به آرامی به صورت لایه ای (تقطیر لایه ای و آرام) بر روی لوله های تقطیر کننده تقطیر شود، ضمن اینکه افت فشار اندکی در بخار صورت می گیرد. از آنجا که بخار در طول دسته لوله تقطیر کننده جریان ندارد، بافل های طراحی شده برای تقطیر کننده صرفا نقش نگهدارنده لوله ها را دارند و از ارتعاش جلوگیری می کنند و در توزیع بخار تأثیری ندارند.

 

شکل-(٨-١) یک کندانسور معمول صنعتی.در کندانسورچیلر جذبی بخار درتمام طول کندانسوروارد پوسته می
شود واز این لحاظ با کندانسور های معمولی متفاوت است.

 

مشخصات کندانسور

با توجه به داده های ورودی و خروجی تحلیل ترمودینامیکی به مشخصات زیر را برای کندانسور داریم:

لوله ها را يک پاس، با قطر و آرايش مثلثی انتخاب مي کنيم :

دسته لوله را يک پاس در نظر مي گيريم. (N p = 1 )

١- تجربه نشان داده که فشار کندانسور اندکی که از ژنراتور کمتر است، بنابراین دمای اشباع را به جای ٤٥ ،٤٧°C پوسته را نیز یک پاس از نوع E در نظر می گیریم.

 

محاسبه تعداد لوله ها

توجه به جداول ( B-٢) و  ( B-١) پیوست یک U برای مبدل در نظر می گیریم. سپس آنرا تصحیح می کنیم.

دمای متوسط لگاریتمی کندانسور را محاسبه می کنیم (جریان مخالف) :

جریان متقاطع می باشد و برای ،LMTD یک ضریب باید در نظر بگیریم اما با توجه به نمودار(٨-٤) ، R = ٠ و ضریب تصحیح تقریبا ١ است. حال سطح انتقال حرارت لازم را محاسبه می کنیم.

با توجه به سطح به دست آمده، تعداد لوله های مورد نیاز را محاسبه می کنیم.

 

محاسبه ضریب انتقال حرارت سمت لوله:

عدد رینولدز را در داخل لوله ها محاسبه می کنیم:

با توجه به اینکه جریان آشفته است از رابطه دیتیوس و بولتر (٦-٥) ضریب انتقال حرارت داخل لوله را محاسبه می کنیم.