چیلر جذبی شعله مستقیم (دایرکت فایر)

چیلر جذبی شعله مستقیم چیست و نحوه کار آن به چه شکل است؟

چیلر جذبی شعله مستقیم یا همان چیلر جذبی دایرکت فایر (Direct fired) نوعی پرکاربرد از انواع دستگاه های سرمایشی است که در آن انرژی لازم برای به حرکت درآوردن سیکل کاری دستگاه توسط یک مشعل و شعله مستقیم آتش تامین می شود. این مشعل که در ژنراتور دستگاه جاسازی شده می تواند با استفاده از سوخت گاز طبیعی یا سوخت مایع (مانند گازوئیل یا نفت سفید) و … فرآیند احتراق را در ژنراتور به وجود آورد. در ادامه نحوه کار چیلر جذبی شعله مستقیم را با تشریح تک تک اجزای سیکل چیلر جذبی شعله مستقیم بررسی می کنیم.

اگر بخواهیم در یک جمله به سوال چیلر جذبی شعله مستقیم چیست جواب دهیم باید بگوییم که در یک چرخه (سیکل) دائمی و توسط 2 سیال (مبرد و جاذب) حرارت مستقیم مشعل در نهایت منجر به سردسازی آب می شود و یک دستگاه سردکننده آب است. نحوه کار چیلر جذبی شعله مستقیم با وجود اینکه در طرح های گوناگونی ساخته می شوند تقریبا یکسان است.

نحوه کار سیکل چیلر جذبی دایرکت فایر به چه شکل است؟

1 . قسمت اواپراتور

مطابق شکل زیر در قسمت اواپراتور پس از پاشش آب مقطر توسط نازل هایی بر روی دسته ای از لوله ها ، آب مقطر خیلی سریع و در دمای تقریبی 4 درجه سانتی گراد به جوش آمده و تبخیر می شود. علت به جوش آمدن آب مقطر در این دما این است که فشار محفظه اواپراتور به شدت پایین است. درون لوله های تعبیه شده در محفظه اواپراتور ، آب جریان دارد. در واقع آب مقطر برای به جوش آمدن نیاز به جذب گرما از اطراف خود دارد که با گرفتن گرما از آب جاری در لوله ها موجب کاهش دمای آب درون لوله ها تا تقریبا 7 درجه سانتی گراد می شود. این آب سرد 7 درجه سانتی گراد است که به عنوان آب چیلد (آب سرد) برای مصارف گوناگون مورد استفاده قرار می گیرد.

2 . قسمت ابزوربر چیلر جذبی دایرکت فایر

در قسمت اواپراتور گفتیم که شرط لازم برای به جوش آمدن آب مقطر در دمای 4 درجه این است که فشار محفظه به شدت کم باشد. برای کم شدن این فشار دائما باید به نحوی بخار آب از محفظه خارج شود که برای این کار از ماده ای به عنوان ماده جاذب که معمولا لیتیوم بروماید است استفاده می شود. بخار آب به نحوی به سمت ابزوربر هدایت شده و در این قسمت است که اینبار لیتیوم بروماید غلیظی بر روی بخار آب افشانده می شود و بخار آب را به خود جذب می کند و در سینی کف ابزوربر جمع می شود. اگر در تصویر زیر دقت کنید یک دست لوله آب که آب ورودی از برج خنک کننده در آن جاری است در محفظه ابزوربر جاساز شده که وظیفه آن گرفتن حرارت اضافه از محلول لیتیوم بروماید و بخار آب و در نتیجه افزایش راندمان جذب شوندگی بخار در لیتیوم بروماید است. تا اینجا با نحوه کار قسمت اواپراتور و ابزوربر چیلر جذبی شعله مستقیم آشنا شدیم و در ادامه به بررسی قسمت متفاوت آن (ژنراتور شعله مستقیم) خواهیم پرداخت.

3 . نحوه کار قسمت ژنراتور چیلر جذبی شعله مستقیم به چه شکل است؟

در این قسمت ، چیلر جذبی دایرکت فایر به دو دسته تک اثره و دو اثره تقسیم بندی می شود. در نوع تک اثره فقط یک ژنراتور داریم ولی در چیلر جذبی دایرکت فایر دو اثره از دو ژنراتور دما بالا (اصلی) و دما پایین (فرعی) استفاده می شود. در واقع هدف به کار بردن دو ژنراتور در چیلر جذبی شعله مستقیم دو اثره این است که با جداسازی بخار آب از لیتیوم بروماید در دو مرحله ، غلظت لیتیوم بروماید در حالت ماکزیمم قرار بگیرد. نحوه کار چیلر جذبی شعله مستقیم دو اثره مطابق شکل بالا به این ترتیب است که محلول لیتیوم بروماید و بخار با پمپ به ژنراتور دما بالا ارسال شده و وارد ژنراتوری می شود که دمای آن با سوختن سوخت توسط مشعل به شدت بالا است. در اثر حرارت ، بخار آب از لیتیوم بروماید جدا می شود و رو به بالا حرکت می کند. بخار آب از طریق لوله ای که درون محفظه ژنراتور دما پایین (فرعی) تعبیه شده ، عبور کرده و کم کم با از دست دادن حرارت خود در طول مسیر لوله به شکل آب مقطر در می آید و در سینی کف کندانسور جمع می شود. اگر در شکل دقت کنید ، ماده لیتیوم بروماید (مسیر سبز کم رنگ) به سمت ژنراتور دما پایین هدایت شده و در آنجا بر روی لوله بخار آبی که از ژنراتور اصلی خارج شده بود ، افشانده می شود. علت این کار این است که لیتیوم بروماید مجددا توسط لوله بخار آب که داغ است ، گرم شده و مجددا بخش دیگری از بخار آب از آن جدا شود تا غلظت لیتیوم بروماید خالص تر شود. در این مرحله نیز بخار آب جدا شده از لیتیوم بروماید رو به بالا حرکت کرده و وارد کندانسور می شود. دقت کنید که نوع دو اثره راندمان بالاتری نسبت به تک اثره دارد ولی قیمت تمام شده چیلر افزایش می یابد. تا اینجا تقریبا با نحوه کار چیلر جذبی شعله مستقیم آشنا شدیم (به جز قسمت کندانسور) و 2 نوع اصلی آن را شناختیم که برای اطلاعات تکمیلی تر می توانید مقاله های زیر را مطالعه بفرمایید.

مطالعه بیشتر درباره چیلرهای جذبی تک اثره در متن ⇐ چیلر جذبی تک اثره

مطالعه بیشتر درباره چیلرهای جذبی دو اثره در متن ⇐ چیلر جذبی دو اثره

اگر شکل بالا دارای پیچیدگی های زیادی است می توانید برای درک راحت تر از شکل ساده تر زیر استفاده کنید که نوع تک اثره آن است.

4 . نقش کندانسور در چیلر جذبی شعله مستقیم چیست؟

اگر به شکل بالا دقت کنید ، آب برج خنک کننده که ابتدا از قسمت ابزوربر عبور کرده بود در ادامه وارد کندانسور می شود تا با گرفتن حرارت از بخار آب موجود در کندانسور موجب تقطیر بخار آب شود تا بخار آب به آب مقطر مایع تبدیل گردد. این آب مقطر در سینی کف کندانسور جمع شده و مجددا با پمپ به اواپراتور ارسال می شود تا سیکل چیلر جذبی شعله مستقیم تکرار شود.

همچنین اگر در شکل دقت کنید تعداد زیادی مبدل حرارتی بین مسیرهای مختلف جریان درون لوله ها وجود دارد که وظیفه آنها انتقال حرارت از یک قسمت به قسمت دیگر در راستای جلوگیری از هدر رفتن انرژی و افزایش راندمان سیکل است که هر چند در نهایت قیمت چیلر جذبی شعله مستقیم را افزایش می دهد ولی با بهینه سازی مصرف انرژی موجب کاهش هزینه های جاری می شود.

بیشترین کاربرد چیلر جذبی دایرکت فایر در چه زمانی و به چه شکلی است؟

بیشترین کاربرد این نوع از چیلرها زمانی است که در تامین برق مشکل داشته باشیم و یا اینکه هزینه مصرف برق بسیار بالا باشد. در چنین مواقعی به جای استفاده از انرژی الکتریسیته ، می توان با سوزاندن گاز در ژنراتور (توسط مشعل) این نوع از چیلرها ، سرمایش مورد نیاز را ایجاد کرد. نکته اینجاست که می توان در فصل تابستان که مصرف برق ساختمان زیاد است و فشار زیادی به شبکه برق وارد می شود ، از گاز شهری برای ایجاد سرمایش بهره برد تا هزینه های مصرف انرژی کاهش یابد.

مزایای اصلی :

1 . مصرف گاز به جای برق برای ایجاد برودت (سرمایش) که منجر به کاهش هزینه های جاری می شود. مخصوصا در کشور ما که گاز شهری ارزان و قابل دسترس است. البته در چیلرهای جذبی هم مصرف برق به منظور راه اندازی پمپ ها ، فن برج خنک کننده و مدار کنترلی داریم ولی مقدار آن در برابر چیلرهای تراکمی که با کمپرسور کار می کنند بسیار کمتر است.

2 . قابلیت استفاده هم به عنوان دستگاه سرمایشی و هم به عنوان دستگاه گرمایشی. به طوری که در روزهای گرم سال ، آب سرد به سرتاسر ساختمان ارسال و در روزهای سرد سال ، آب گرم به سرتاسر ساختمان ارسال می شود. نکته اینکه نحوه کار چیلر جذبی شعله مستقیم در گرمایش مشابه سیکل سرمایشی آن نیست ولی با تعبیه قسمت هایی در آن می توان آبگرم لازم برای ساختمان را در آن ایجاد نمود.

معایب اصلی :

1 . قیمت بالاتر چیلر جذبی دایرکت فایر نسبت به چیلرهای تراکمی الکتریکی (مخصوصا نوع دو اثره آن که قیمت بالاتری از نوع تک اثره دارد)

2 . پایین تر بودن راندمان نسبت به چیلرهای تراکمی (البته چیلر جذبی شعله مستقیم دو اثره به خاطر داشتن دو ژنراتور می تواند از نظر راندمان با چیلرهای تراکمی رقابت کند ولی قیمت اولیه دستگاه در نوع دو اثره بالا می رود)

مطالعه بیشتر درباره تفاوت های چیلرهای جذبی و تراکمی در متن ⇐ مقایسه چیلر تراکمی و جذبی

مطالعه بیشتر درباره سیکل چیلرهای جذبی لیتیوم بروماید در متن ⇐ چیلر جذبی لیتیوم بروماید