تحلیل چرخه چیلر جذبی یک اثره

چیلر جذبی لیتیم بروماید
خواص محلول لیتیم بروماید و آب
مهر ۹, ۱۳۹۸
مجموعه روابط محاسباتی چیلر جذبی یک اثره
مهر ۱۶, ۱۳۹۸

تحلیل چرخه چیلر جذبی یک اثره

چیلر جذبی جهان تهویه

تحلیل چرخه چیلر جذبی یک اثره

تحلیل بخش های مختلف چیلر جذبی یک اثره تا حدود زیادی شامل حال سایر چیلر های جذبی چند اثره نیز می شود. با اندک اختلافاتی که مربوط به بخش های اضافی چیلر های دو و سه اثره و چیلر های شعله مستقیم می شود. می توان از همین تحلیل ها برای تبیین و محاسبه شرایط و بخش های مختلف چیلر های جذبی دیگر نیز استفاده نمود.

در تصویر زیر پنج بخش اصلی چیلر جذبی شامل ژنراتور، کندانسور، اواپراتور، ابزوربر و مبدل حرارتی یک سیستم یک اثره به نمایش در آمده و هر یک از مسیرها با اعداد مشخص شده است.

  • B1 خروجی ابزوربر حاوی محلول رقیق ( جاذب حاوی بخار آب یا مبرد)
  • B2 خروجی پمپ. در ادامه مسیر ۱ برای ارسال محلول رقیق به ژنراتور. ( اعمال کار مکانیکی ناچیز در این مسیر و نقاط ۱ و ۲ صورت میگیرد.)
  • B3 خروجی مبدل حرارتی و ورودی محلول رقیق به ژنراتور که با افزایش دمای محلول رقیق همراه است.
  • B4 خروجی ژنراتور و آغاز مسیر محلول غلیظ به سمت ابزوربر ( در بین نقاط ۳ و ۴ و به منظور تغلیظ محلول بیشترین انرژی گرمایی مصرف می شود. )

 

تحلیل چرخه چیلر جذبی یک اثره

تصویر چرخه سرمایش جذبی یک اثره بر اساس نمودار دما- فشار و طرح واره آن

  • B5 خروجی محلول رقیق از مبدل حرارتی که با کاهش دما همراه است.
  • B6 خروجی از منبسط کننده مخلوط ( اوریفیس بین ژنراتور و ابزوربر). این نقطه ورود محلول غلیظ به ابزوربر است.
  • B7 خروجی بخار مبرد به سمت کندانسور.
  • B8 خروجی کندانسور برای گذر مبرد تقطیر شده.
  • B9 خروجی از منبسط کننده مبرد. این، نقطه ورود مبرد به اواپراتور است.
  • B10 مسیر خروج بخار مبرد به سمت ابزوربر.
  • ۱۱ و B12 ورود و خروج سیال گرم کننده ژنراتور.
  • ۱۳ و B14 ورود و خروج آب برج خنک کننده به ابزوربر.
  • ۱۵ و B16 ورود و خروج آب برج خنک کننده به کندانسور.
  • ۱۷ و B18 ورود و خروج آب سرد شده و تغذیه کننده تجهیزات تبادل حرارت ساختمان. همان گونه که اشاره شد یکی از راه های فهم شرایط چرخی جذبی ترسیم حالات به صورت نمودار Duhring است. برای رسم حالات بر روی نمودار چنین عمل می کنیم.
  1. گام اول: خط عمودی که نشانگر دمای آب سرد شده ۱۷) و (۱۸ است را بر روی نمودار رسم می کنیم. به طور معمول دمای آب رفت و برگشت ساختمان بین ۷ – ۵ درجه سانتیگراد((۴۲-۴۵ درجه فارنهایت در نظر گرفته می شود.
  2. گام دوم: خط عمودی دیگری را به نشانه دمای آب برج خنک کننده ۱۳) و ۱۴ و ۱۵ و (۱۶ با توجه به وضعیت آب و هوای محل نصب چیلر رسم می کنیم. به طور معمول دمای آب رفت و برگشت برج خنک کننده بین ۳۰ تا ۳۵ درجه سانتیگراد ۹۵-۵۸) درجه فارنهایت) در نظر گرفته می شود. البته همان گونه که قبلا نیز یادآوری شده، برای تعیین دمای آب برج باید حتما به وضعیت آب و هوای محل از نظر مقدار رطوبت توجه داشت. در هر حال هر یک از دماهای آب رفت و برگشت ساختمان و یا آب برج خنک کننده خود وابسته به برخی شرایط دلخواه و اجباری هستند که باید مورد توجه قرار گیرد.
  3. گام سوم: در این مرحله دمای بخار یا آب گرم ورودی به ژنراتور ( ۱۱ و (۱۲ را به وسیله یک خط عمودی دیگر بر نمودار مشخص می کنیم. به طور معمول دمای آب گرم ورودی ژنراتور برابر با ۸۵ درجه سانتیگراد یا ۱۸۰ درجه فارنهایت در نظر گرفته می شود.

توجه : در این مثال از افت دما در مبدل حرارتی چشم پوشی شده است.

اینک می توانیم دو خط که نشانگر دو سطح دما هستند را رسم کنیم و بر اساس آن ها دو خط فشار کم و زیاد را ترسیم نماییم. این دو خط عمودی که به صورت خط چین نمایش داده اند مربوط به دمای آب سرد شده خروجی از چیلر آب برج خنک کننده است. خط چین عمودی سوم نیز مربوط به دمای سیال گرم کننده ژنراتور می باشد. خط فشار کم براساس دمای آب سرد شده ترسیم می شود. این فشار،باید به مقداری کم باشد تا آب(مبرد) در اپراتور تحت آن فشار

تبخیر شده و آب رفت به ساختمان را خنک کند. بنابر این خط پایین مربوط به فشار محفظه و اوابراتور و ابزوربر خط بالا مربوط به فشار محفظه کوئل های کندانسور و ژنراتور است. نقطه شروع خط فشار کم نقطه تلاقی دمای آب سرد شده و خط آب خالص است و نقطه شروع خط فشار بالا، نقطه تلاقی دمای آب برج خنک کننده و خط آب خالص است.

تحلیل چرخه چیلر جذبی یک اثره

 

تصویر بخشی از نمودار مورد مثال که در آن خطوط دمای سه گانه و فشار ترسیم شده است.

  1. گام چهارم: خط افقی از محل تلاقی دمای آب سرد شده و خط آب خالص رسم می کنیم. (خط فشار کم)
  2. گام پنجم: خط افقی از محل تلاقی دمای آب برج خنک کننده و آب خالص رسم می کنیم.(خط فشار زیاد)
  3. گام ششم: محل تلاقی خط فشار کم با خط دمای برج خنک کننده را علامت گذاری می کنیم. این نقطه نشانه کمترین درصد وزنی محلول است.این محلول باید برای تغلیظ به ژنراتور برود. ان نقطه شرایط محلول رقیق خروجی از ابزوربر را نشان می دهد.
  4. گام هفتم: از محل تلاقی خط فشار کم و دمای آب برج خنک کننده (نقطه علامت گذاری شده در گام ششم) بر روی خط درصد وزنی ثابت،خطی رسم می کنیم تا خط فشار زیاد را قطع کند. این نقطه نشانگر شرایط محلول رقیق خروجی از ابزوربر است.
  5. گام هشتم: محل تلاقی دمای آب گرم ژنراتور و خط فشار بالا را علامت گذاری می کنیم.گام نهم: خط محلول غلیظ را از محل تقاطع خط فشار بالا با دمای آب گرم،با درصد وزنی ثابت به خط فشار کم متصل می کنیم. این خط نشانگر شرایط محلول غلیظ خروجی از ژنراتور است.
  6. گام دهم: آخرین خط را بر روی خط آب خالص بین دو خط فشار کم و فشار زیاد رسم می کنیم. این خط نشانگر شرایط مبرد خروجی از کندانسور است که به اواپراتور وارد می شود.
نمودار دما-فشار (Duhring )

نمودار دما-فشار (Duhring )

در نمودار مورد مثال،خط فشار کم، شامل مراحل تبخیر و جذب است و خط فشار زیاد شامل مراحل تغلیظ و تقطیر است. خطوط مورب این دو متوازی الاضلاع هریک نشانگر انتقال سیال از منطقه کم فشار به منطقه پر فشار و بر عکس هستند. یک خط مربوط به رفت محلول رقیق به ژنراتور(خط مورب میانی) یک خط مربوط به برگشت محلول غلیظ از ژنراتور به ابزوربر(خط مورب سمت راست) و یک خط مربوط به برگشت مبرد تقطیر شده از کندانسور به اواپراتور(خط مورب سمت چپ). این نمودار نشان می دهد که عملیات تبخیر و جذب در فشار یکسان و ثابت صورت می گیرد، اما دما در طول این دو فرایند افزایش می یابد و همین طور عمل تغلیظ و تقطیر نیز در فشاری یکسان و ثابت صورت می گیرد، اما در طول این فرایند دما کاهش می یابد. در عین حال استقرار خطوط مورب به گونه ای است که تغییرات فشار و دما را به صورت توامان نمایش می دهد.

در مورد خط مورب محلول رقیق، دما و فشار هر دو افزایش می یابند ولی در مورد دو خط مورب محلول غلیظ و مبرد قضیه عکس است. دو خط مورب کناری جهتی رو به پایین نمودار دارند و جهت خط مورب میانی رو به بالا است. این گونه چرخه سرمایش جذبی در سطحی چهارگوش که هر یک از اضلاع تعیین کننده شرایط دمایی و فشاری مبرد و جاذب هستند شکل می گیرد.

حال بار دیگر به تصویر (۴-۲۴) نگاهی می اندازیم. خیلی زود در خواهیم یافت که چگونگی ترسیم چرخه دقیقا مشابه خطوطی است که بر روی نمودار دما – فشار((Duhring ترسیم شده است. بنابر این می توانیم نتیجه بگیریم که از چپ به راست و از پایین به بالا به ترتیب دما و فشار افزایش می یابند. اینک می توانیم با توجه به تصویر (۴-۲۴) نقاط شماره گذاری شده بر روی نمودار دما-فشار را پیاده کنیم که حاصل آن تصویر (۴-۲۷) خواهد شد.

 

نمودار کامل دما-فشار چیلر جذبی یک مرحله ای

تصویر نمودار کامل دما-فشار چیلر جذبی یک مرحله ای بنابر این راه دیگر ترسیم نمودار آن است که شرایط هر نقطه ورودی و خروجی از قسمت های مختلف را بر روی نمودار خام تعیین کنیم. از ترکیب داشته های تصویر و نمودار می توان چنین نتایجی را به دست آورده و طبقه بندی نمود:

  1. شماره :۱ خروجی محلول رقیق از ابزوربر، محل تلاقی خط فشار کم و دمای آب برج خنک کننده.(فشار کم، دمای متوسط. محلول در این شرایط به صورت مایع اشباع است.)
  2. شماره :۲ خروجی محلول رقیق از سمت دهش پمپ ژنراتور که بر روی خط غلظت ثابت قرار داشته و با افزایش فشار همراه است. (افزایش دما از متوسط به زیاد و افزایش فشار) انتالپی این نقطه با استفاده از مدل ایزونتروپیک پمپ قابل محاسبه است. در مسیر ۲ به ۳ دمای محلول رقیق در اثر گذر از مبدل حرارتی افزایش می یابد.
  3. شماره : ۳ ورودی کحلول رقیق به ژنراتور و آغاز عملیات تغلیظ که در راستای خط غلظت سابق (درصد وزنی) قرار داشته و خط فشار زیاد را قطع می کند، زیرا ژنراتور در محدوده فشار زیاد قرار دارد. ( فشار زیار توام با افزایش دما ) درصد جرمی این نقطه برابر با درصد جرمی نقاط ۱ و ۲ است. محلول در این نقطه اغلب در حالت مادون سرد است، اما با توجه با تاثیر اندک فشار بر انتالپی مایع مادون سرد،استفاده از انتالپی در دما و درصد جرمی یکسان چندان خطای چشم گیری به همراه ندارد. خروجی محلول غلیظ از ژنراتور، محل تلاقی خط فشار زیاد و خط عمودی سیال گرم کننده ژنراتور. محلول در این نقطه دارای بیشترین دما است و از این نقطه به بعد از فشار و دمای آن کاسته می شود. ( فشار و دمای زیاد. محلول به صورت مایع اشباع است.)
  4. شماره :۴ خروجی محلول غلیظ از ژنراتور، محل تلاقی خط فشار زیاد و خط عمودی سیال گرم کننده ژنراتور. محلول در این نقطه دارای بیشترین دما است و از این نقطه به بعد از فشار و دمای آن کاسته می شود. ( فشار و دمای زیاد. محلول به صورت مایع اشباع است )
  5. شماره :۵ ورودی به افشانک های ابزوربر در نزدیک نقطه ) .۶ کاهش فشار و دما از دمای زیاد به محدوده دمای متوسط ) آنتالپی این نقطه با استفاده از رابطه موازنه جرم در مدل حرارتی به دست می آید و پیش از آن باید آنتالپی نقاط ۲،۴ . ۳ مشخص شده باشد.دمای این نقطه بر اساس انتالپی تعیین می شود.
  6. شماره :۶ ورودی محلول غلیظ به ابزوربر، در راستای خط درصد وزنی ثابت و تلاقی آن با خط فشار کم.( فشار کم و کاهش دمای بین محدوده دمای زیاد و متوسط و نزدیک به متوسط).
  7. شماره :۷ خروجی بخار آب از ژنراتور به سمت کندانسور در روی خط فشار زیاد که با کاهش دما همراه است. این نقطه ورودی کندانسور و آغاز عملیات تقطیر نیز محسوب می شود.( فشار زیاد توام با کاهش فشار و کاهش و کاهش دما نزدیک تر به دمای زیاد) به طور معمول در این نقطه بخار خالص مافوق داغ خواهیم داشت که انتالپی آن با معلوم بودن دما و فشار، تعیین می شود.
  8. شماره :۸ خروجی مبرد تقطیر شده از کندانسور، محل تلاقی خط عمودی دمای آب برج خنک کننده و آب خالص. فرض بر این است که در این نقطه عاری از لیتیم بروماید است.( دمای متوسط و فشار زیاد) فشار در این نقطه تابعی از جرم محلول و دمای حالت اشباع در نقطه ۴ است.
  9. شماره :۹ خروجی از افشانک ها و ورودی مبرد و اواپراتور، تلاقی خط عمودی آب سرد شده و خط فشار کم در راستای خط آب خالص مبرد در این نقطه دارای کمترین دما و فشار است.( دما و فشار کم) تعیین انتالپی در این نقطه منوط به تعیین مقدار فشار در نقطه ۸ است.
  10. شماره :۱۰ خروجی بخار مبرد به سمت ابزوربر بر روی خط فشار کم. (غشار و دمای کم توام با افزایش تدریجی دما نسبت به نقطه .۹ سیال در این مسیر به صورت بخار اشباع است.) جدول زیر ( انتالپی، دبی جرمی، فشار، دما، درصد وزن لیتیم بروماید و آب را در چیلر های جذبی این اثر متعادل اول بر اساس نقاط تعیین شده بر روی تصویر((۴-۲۴ نمایش می دهد.

این جدول بر اساس اطلاعات زیر تنظیم شده است

  • -دمای آب سرد رفت ۶٫۸ درجه سانتیگراد ( ۴۴٫۳ درجه فارنهایت) در این صورت باید دمای اوابراتور ۳٫۴ درجه سانتیگراد( ۳۸٫۱ درجه فارنهایت باشد).
  • دمای آب ورودی از برج خنک کننده به ابزوربر ۳۲ درجه سانتیگراد ۶) درجه فارنهایت) که در این صورت، حداقل دمای ابزوربر باید ۴۰٫۹ درجه سانتیگراد ۱۰۵٫۶) درجه فارنهایت باشد).
  • دمای آب ورودی از برج خنک کننده به کندانسور ۲۸ درجه سانتیگراد ۴) درجه فارنهایت) که در این صورت دمای تقطیر ۴۲٫۸ درجه سانتیگراد ۱۰۹) درجه فارنهایت) باید باشد.
  • دمای آب داغ (یا بخار) ورودی به ژنراتور ۱ درجه سانتیگراد ۲۰۸٫۵) درجه فارنهایت) باید باشد. بنابراین دمای آب داغ خروجی از ژنراتور ۱۰۷٫۱ درجه سانتیگراد ۲۲۴٫۸) درجه فارنهایت) خواهد بود.

 

اینک می توان با توجه به مقادیر گرد آمده در جدول صفحه قبل و نمودار (۴-۲۷)، ضریب کارایی چیلر جذبی یک مرحله ای نمایش داده شده در تصویر (۴-۲۴) را به طریق زیر محاسبه نمود :

ضریب کارایی چیلر جذبی یک مرحله ای

ضریب کارایی چیلر جذبی یک مرحله ای

ضریب کارایی چیلر جذبی یک مرحله ای= بار سرمایشی، گرمایی که باید از آب در داخل اواپراتور گرفته شود.

 

ضریب کارایی چیلر جذبی یک مرحله ای= گرمای ورودی. گرمای ناشی از بخار یا آب گرم یا شعله مستقیم در ژنراتور. برای چیلرهای شعله مستقیم ورودی بر اساس ارزش گرمایی سوخت مشعل تعیین می شود.

 

ضریب کارایی چیلر جذبی یک مرحله ای = گرمای خارج شده از کندانسور به سمت برج خنک کننده

 

ضریب کارایی چیلر جذبی یک مرحله ای= گرمای خارج شده از ابزوربر به سمت برج خنک کننده

 

بر اساس مقادیر نمایش داده شده در جدول صفحه قبل می توان از روابط زیر برای تعیین ظرفیت ها استفاده نمود.

ظرفیت سرمایشی(اواپراتور) : گرمای ورودی(ژنراتور) : گرمای خارج شده از ابزوربر : گرمای خارج شده از کندانسور : ضریب کارایی :

کار مکانیکی پمپ 

نرخ انتقال حرارت در اواپراتور و کندانسور نزدیک به هم است و اواپراتور حدود ۶ درصد کمتر است. نرخ انتقال حرارت ابزوربر و ژنراتور نیز به هم نزدیک است و ژنراتور در حدود ۵ درصد بیشتر است.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

تماس - بخش فروش