چیلر تراکمی آب خنک (آبی)

چیلر تراکمی آب خنک (Water cooled chiller) نوعی چیلر تراکمی بشمار می رود که بر اساس سیکل تبرید تراکمی بخار عمل کرده و فرایند دفع حرارت در کندانسور آن (Condensing) به کمک آبِ خنک تولید شده در برج خنک کننده انجام می شود.

چیلر تراکمی آب خنک
چیلر تراکمی آب خنک

به منظور درک بهتر ساختار و عملکرد چیلرهای تراکمی آب خنک، می توانید مقالات آموزشی زیر را که توسط تیم تهویه نگار نگارش شده اند را مطالعه کنید.

پیشنهاد مطالعه:

اصول سیکل تبرید تراکمی

انواع چیلر تراکمی

انواع برج خنک کننده (کولینگ تاور)

نحوه عملکرد چیلر تراکمی آب خنک

در عملکرد تمامی چیلرهای تراکمی، از جمله چیلرهای آب خنک، چهار فرایند ترمودینامیکی اتفاق می افتد:

1- تراکم (Compression) توسط کمپرسور

2- چگالش (Condensation) توسط کندانسور

3- اختناق (Throttling) توسط شیر انبساط

4- تبخیر (Evaporation) توسط اواپراتور

 در واقع، تنها تفاوت چیلر آب خنک به لحاظ عملکرد (در مقایسه با چیلر تراکمی هوا خنک هوا خنک و تبخیری) نوع کندانسور آن ها می باشد. همانطور که از نامش پیداست، در چیلرهای آب خنک، از کندانسور آبی به عنوان عامل چگالش (Condensation) در سیکل تبرید استفاده می شود.

در چیلرهای تراکمی آب خنک نیز مطابق تعریف سیکل تبرید تراکمی، گاز مبرد به شکل بخار داغ (Superheat)، با دمایی پایین وارد کمپرسور شده تا متراکم گردد؛ در نتیجه، فشار و متعاقباً دمای مبرد بالا می رود. سپس بخار داغ خروجی از کمپرسور که اکنون دمای بالایی دارد، وارد کندانسور شده و به کمک آبِ خنک ورودی از برج خنک کننده، گرمایَش جذب می شود. چنانکه تبدیل به مایعی با دمای بالا خواهد شد. در ادامه بواسطه فرایند اختناق در شیر انبساط، افت فشار زیادی در جریان مبرد ایجاد می گردد که ضمن کاهش دمای آن، باعث تبخیر مقداری از مایع مبرد نیز می شود. جریان سرد و دوفازی مبرد (مخلوط مایع و بخار) بلافاصله پس از خروج از شیر انبساط وارد اواپراتور شده تا با جذب گرمای آب ورودی، دمای آن را کاهش دهد. به این ترتیب، مایع مبرد کاملاً تبخیر شده و با ادامه جذب گرما، به شکل بخار داغِ دما پایین از اواپراتور خارج و مجدداً به کمپرسور بازمی گردد تا این چنین فرایندهای ترمودینامیکی سیکل تبرید در چیلر تکمیل شده و آب سرد مورد نیاز تولید گردد.

ساختار و عملکرد چیلر آب خنک (آبی)
تصویر شماتیک عملکرد سیکل تبرید تراکمی بخار در چیلر آب خنک

کاربرد چیلر تراکمی آب خنک

چیلرهای آب خنک، خصوصاً در ظرفیت های برودتی بالا، در مقایسه با چیلرهای هوا خنک، به مراتب مصرف برق کمتری داشته و هزینه خرید آن ها نیز پایین تر است، اما با این وجود این روزها به دلایل متعددی، بکارگیری چیلرهای آب خنک در مصارف تهویه مطبوع کمتر شده است که برخی از این دلایل عبارتند از:

  • هزینه های بالاتر بهره برداری
  • کمبود منابع آبی در کشور
  • محدودیت استفاده با توجه به شرایط اقلیمی

لذا با توجه به دلایل فوق، در حال حاضر مهمترین حوزه مصرف چیلرهای آب خنک، پروژه های زیرصفری می باشد.

جهت تولید آب سرد با دمایی کمتر از 10- درجه سانتی گراد، چیلرهای آب خنک گزینه مناسب تری می باشند. چراکه در مقایسه با چیلرهای هوا خنک، به علت پایین تر بودن دمای چگالش (Condensing) در کندانسور آبی، نیاز به ایجاد نسبت تراکم کمتری در کمپرسور وجود خواهد داشت. بویژه در مناطق گرمسیری که این موضوع اهمیت بیشتری پیدا می کند.

در یک جمع بندی ساده باید بگوییم که نیاز دقیق یک پروژه و مقایسه سیستم های مختلف تبرید و تهویه مطبوع در پروژه های مختلف، نیاز به اطلاعات کافی و بررسی آن توسط متخصصان این حوزه دارد که با وجود تامین نیازهای فنی یک پروژه، صرفه اقتصادی نیز برای کارفرمایان در نظر گرفته شود و در واقع هدف، رسیدن به یک نقطه تعادل (Trade off) منطقی است تا مناسب ترین سیستم یا دستگاه در پروژه مورد نظر انتخاب شود.

پیشنهاد مطالعه :

بررسی فنی، کاربرد و نحوه عملکرد انواع چیلر جذبی

فرآیندهای ترمودینامیکی در چیلر آب خنک

در ادامه این مبحث به طور جداگانه تمامی فرآیندهای ترمودینامیکی صورت گرفته در چیلرهای آب خنک را به منظور شناخت بهتر آن ها مورد بررسی قرار می دهیم.

فرایند تراکم – کمپرسور

کمپرسور عامل فرایند تراکم در سیکل تبرید تراکمی بخار می باشد. آنجا که با متراکم شدن گاز مبرد، انرژی لازم برای به جریان انداختن آن ایجاد می گردد. در چیلرهای آب خنک، با توجه به میزان ظرفیت برودتی دستگاه، نوع مبرد مصرفی، کاربری پروژه و عوامل دیگر، از کمپرسورهای متنوعی می توان استفاده نمود؛ اما با توجه به اقتصادی نبودن استفاده از چیلرهای آب خنک در ظرفیت های برودتی پایین، معمولاً از کمپرسورهای اسکرو و سانتریفیوژ در این نوع چیلرها استفاده می شود که ظرفیت برودتی تولیدی آن ها به مراتب بیشتر است.

انواع کمپرسور و کاربردهای آن در چیلر تراکمی آب خنک

 اصلی ترین استفاده کمپرسورهای سانتریفیوژ، در چیلرهای آب خنک می باشد؛ چراکه نسبت تراکم تولیدی این کمپرسورها در مقایسه با کمپرسورهای دیگر پایین تر است. لذا، عمدتاً در چیلرهای آب خنک که بواسطه استفاده از کندانسور آبی در آنها، دمای چگالش پایین تر بوده و تراکم کمتری نیز برای گاز مبرد لازم است، کمپرسورهای سانتریفیوژ می توانند عملکرد بهتری داشته باشند.

فرایند چگالش – کندانسور

کندانسور، مجموع گرمای منتقل شده به مبرد (ناشی از فرایند تراکم در کمپرسور و فرایند تبخیر در اواپراتور) را دفع کرده تا منجر به چگالش بخار مبرد شود. در کندانسور آبی که معمولاً به شکل مبدل حرارتی پوسته و لوله طراحی و تولید می شود، بخار داغ خروجیِ کمپرسور، از بالا وارد پوسته مبدل شده و در تماس با جداره سرد لوله هایی قرار می گیرد که جریان آب خنک تولیدی توسط برج خنک کننده از درون آن ها عبور می کند.

پیشنهاد مطالعه:

کندانسور آبی (آب خنک)

گرمای جریان بخار ورودی به پوسته، بعد از جداره لوله، به جریان آب خنکِ داخل لوله ها، منتقل می گردد. نهایتاً از یک طرف، جریان آب پس از گرم شدن به برج خنک کننده بازگشته و مجدداً تا دمای مورد نیاز خنک می شود و از طرف دیگر، بخار داغ مبرد ورودی به پوسته، کاهش دما یافته و با ادامه دفع حرارت و تبدیل شدنِ به مایع، از پایین پوسته خارج می گردد.  

کندانسور آبی (پوسته و لوله – دو پاس) در چیلر تراکمی آب خنک
تصویر شماتیک کندانسور آبی (پوسته و لوله – دو پاس) و کاربرد آن در چیلر آب خنک

استفاده از مبدل حرارتی صفحه ای به عنوان کندانسور آبی چندان مرسوم نیست؛ زیرا، آب خروجی از برج خنک کننده (مدار باز) به اندازه کافی تمیز نبوده و با توجه به فاصله بسیار کم بین صفحات در این مبدل ها، براحتی با رسوب گذاری آب، گرفتگی ایجاد شده و راندمان حرارتی کندانسور را به شدت کاهش می دهد.

فرایند اختناق – شیر انبساط

به عبارتی ساده، فرایند اختناق، بیانگر انبساط (کاهش فشار) مایع مبرد از طریق کاهش سطح مقطع عبور جریان می باشد که نتیجه آن کاهش دمای مبرد نیز خواهد بود.چنین فرایندی در سیکل تبرید توسط شیر انبساط محقق می شود. بنابراین، شیر انبساط با کنترل مقدار جریان عبوری، دمای مبرد ورودی به اواپراتور و در نتیجه دمای آب سرد خروجی از چیلر را تعیین می کند. علاوه بر این، شیر انبساط، با توجه به مقدار فشار و دمای مبرد خروجی از اواپراتور، میزان سوپرهیت ایجادشده در جریان خروجی از اواپراتور را تنظیم کرده تا بدین وسیله از ورود مایع مبرد به کمپرسور جلوگیری شود.

منظور از میزان سوپرهیت، اختلاف دمای بخار مبرد خروجی از اواپراتور و دمای تبخیر مبرد ورودی به اواپراتور می باشد

اساساً دو نوع شیر انبساط وجود دارد:  

1- شیر انبساط مکانیکی: در این نوع شیر انبساط، یک حباب حسگر دما (Temperature sensing bulb) در خروجی مبرد از اواپراتور نصب می گردد. میزان سوپرهیت ایجادشده در اواپراتور، توسط این حسگر تشخیص داده شده و بر این اساس، مقدار جریان مبرد ورودی به اواپراتور به شکل مکانیکی کنترل می شود. این نوع از شیرهای انبساط را ترموستاتیکی نیز می نامند.  

کاربرد شیر انبساط مکانیکی در چیلر تراکمی آب خنک
شیر انبساط مکانیکی در چیلر آب خنک

2- شیر انبساط الکترونیکی: نوع دیگری از شیرهای انبساط که با اندازه گیری تؤامان دما و فشار مبرد خروجی از اواپراتور، میزان سوپرهیت ایجادشده در اواپراتور را تنظیم می کند. بطوریکه با اندازه گیری فشار، دمای اشباع معادل (دمای تبخیر مبرد در اواپراتور) را تشخیص داده و با اندازه گیری دما، اختلاف دمای بخار خروجی از اواپراتور و دمای تبخیر مبرد ورودی به اواپراتور (سوپرهیت)، مشخص می شود. بر این اساس، مسیر عبور جریان مبرد، با فرمان یک کنترلر الکترونیکی کم و زیاد شده تا میزان سوپرهیت مورد نظر حاصل گردد. دقت کنترل جریان در این نوع از شیرهای انبساط به مراتب بالاتر است.                   

شیر انبساط الکترونیکی و کاربرد آن در چیلر آب خنک
شیر انبساط الکترونیکی در چیلر آب خنک

فرایند تبخیر – اواپراتور

تبخیر آخرین فرایند ترمودینامیکی سیکل تبرید است که آب سرد تولیدی چیلر، محصول این فرایند می باشد و اواپراتور عاملی است که در قالب یک مبدل حرارتی، با انتقال گرمای جریان آب به مبرد سرد ورودی، ضمن کاهش دمای آب، باعث تبخیر کامل مایع مبرد نیز می شود.

معمولاً، دو نوع مبدل حرارتی به عنوان اواپراتور در چیلرهای آب خنک استفاده می شوند:

1- مبدل حرارتی پوسته و لوله: یکی از مبدل های رایجی است که در دستگاه های تهویه مطبوع و برودت صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. همانطور که از نامش پیداست، این مبدل دارای پوسته ای استوانه ای می باشد که تعدادی لوله درون آن قرار گرفته است. در اواپراتور  پوسته و لوله (از نوع Dry expansion) مخلوط سرد و دو فازی جریان مبرد از درون لوله ها و جریان گرم آب از درون پوسته (بیرون لوله ها) عبور می کند. حرارت از دیواره لوله ها، بین دو جریان آب گرم و مبرد سرد منتقل شده و به این ترتیب، ضمن کاهش دمای آب، مایع مبرد باقی مانده نیز کاملاً تبخیر می گردد.

مبدل حرارتی پوسته و لوله و کاربرد آن در چیلر تراکمی آب خنک
اواپراتور پوسته و لوله در چیلر تراکمی آب خنک

2- مبدل حرارتی صفحه ای: این نوع مبدل حرارتی، دارای صفحات نازک فلزی است که از آن ها جهت انتقال حرارت بین دو جریان سرد و گرم سیال استفاده می شود. صفحاتی با سطوح صاف و یا موج دار که ضمن ایجاد کانال هایی برای جریان های سیال، آن ها را از هم جدا می کنند. مهمترین مزیت اواپراتور صفحه ای در مقایسه با اواپراتور پوسته و لوله این است که جریان سرد مبرد و جریان گرم آب، در معرض سطح بزرگتری برای تبادل گرما قرار می گیرند؛ به این معنا که آب و مبرد روی صفحات فلزی کاملاً پخش می شوند؛ در نتیجه انتقال حرارت بهتری صورت گرفته و آب در زمان کوتاه تری خنک می شود. به عبارت دیگر، برای تولید حجم یکسانی از آب سرد، اندازه یک اواپراتور صفحه ای به مراتب کوچکتر از اندازه یک اواپراتور پوسته و لوله خواهد بود.

مبدل صفحه ایی در چیلر آب خنک
اواپراتور صفحه ای در چیلر آب خنک

با وجود راندمان حرارتی بالاترِ مبدل های صفحه ای، از مبدل های پوسته و لوله، بیشتر به عنوان اواپراتور در چیلرها استفاده می شود؛ چراکه غالباً آب در گردش، سختی و املاح زیادی دارد که با توجه به فاصله نزدیک بین صفحات فلزی مبدل های صفحه ای، ممکن است مشکل ساز شود. بعلاوه، مبدل های صفحه ای (از نوع BPHE) در صورت خرابی، قابلیت تعمیر نیز ندارند.

فروش تخصصی انواع چیلر تراکمی آب خنک

گروه صنعتی تهویه نگار، متخصص در طراحی و عرضه مناسب ترین سیستم های برودتی و تهویه مطبوع، مطابق با نیاز واقعی مشتری و امکانات مالی کارفرمایان محترم، آماده ارائه انواع چیلرهای آب خنک (اسکرال/ پیستونی/ اسکرو) در ظرفیت های مختلف می باشد.

تمامی چیلرهای تراکمی آب خنکِ این شرکت، دارای گارنتی معتبر بوده که در قراردادهای رسمی کارفرمایان عزیز درج خواهد شد. خدمات پس از فروش بموقع نیز از اهداف اصلی این مجموعه است تا خریداران محترم دغدغه تأمین قطعات جهت تعمیر و نگهداری دستگاه های خود را نداشته باشند.

جهت کسب اطلاعات بیشتر و نیز دریافت کاتالوگ و مشخصات فنی کامل و استعلام قیمت، با گروه صنعتی تهویه نگار تماس حاصل فرمائید. شایان ذکر است؛ فروش تمامی محصولات این مجموعه در سراسر کشور امکان پذیر خواهد بود.

کارشناس فروش (عمادی) 09904494274

فروش چیلر آب خنک
فروش تخصصی چیلرهای تراکمی آب خنک با ضمانت معتبر

0 پاسخ

پاسخ دهید

میخواهید به بحث بپیوندید؟
مشارکت رایگان.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *