چیلر پیستونی

چیلر پیستونی دستگاهی است از نوع چیلر تراکمی که مجهز به کمپرسور پیستونی یا رفت و برگشتی(reciprocating compressor) است که سیکل کاری آن بر مبنای سیکل تبرید تراکمی بخارهست. وظیفه کمپرسورهای پیستونی به گردش درآوردن مبرد در سیکل دستگاه است. این چیلرها به علت قابلیت های ویژه ای که دارند، در کاربری های صنعتی و تبرید و حتی گاهی در مصارف تهویه مطبوع مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از مهم ترین مزیت های این نوع چیلر، قابلیت تعمیر کمپرسور آن است.

پیشنهاد مطالعه:

بررسی، طرز کار و شناخت انواع چیلر

بررسی و نحوه عملکرد انواع چیلر تراکمی

جهت درک بهتر و بیشتر نحوۀ کارکرد چیلرهای پیستونی ابتدا می بایست مرور مختصری بر اساس کاری این چیلرها، یعنی سیکل تبرید تراکمی بخار داشته باشیم. مبنای کار این سیکل بر پایه چهار مؤلفه اصلی شامل: کمپرسور (Compressor) کندانسور (Condenser) شیر انبساط (Expansion valve) و اواپراتور (Evaporator) شکل می گیرد. در واقع، شروع این سیکل ترمودینامیکی آنجایی است که بخار مبرد در فاز بخار داغ (با دمای پایین) وارد کمپرسور می شود. این جریان بخار در کمپرسور متراکم شده و به همین علت افزایش فشار و دما پیدا می کند. سپس جریان خروجی از کمپرسور، همچنان در فاز بخار داغ (با دمای بالا) وارد کندانسور می گردد تا گرمای آن در این مبدل حرارتی، به محیط (هوای بیرون یا آب برج خنک کننده) منتقل شود.

اینچنین دمای جریان مبرد کاهش یافته و با دفع بیشتر گرما به مایع تبدیل می شود. سپس مایع مبرد پس از چند درجه سرد در داخل خود کندانسور (بین 2 تا 7 درجۀ سانتی گراد، بسته به سایز کندانسور) وارد شیر انبساط می شود. بواسطۀ فرایند اختناق در شیر انبساط، فشار جریان مبرد به شدت کاهش یافته و به همین علت مقداری از مایع مبرد تبخیر می گردد. در ادامه مخلوط مایع و بخار حاصل (با حدوداً 25 الی 35 درصد بخار) با دمایی پایین­تر وارد اواپراتور شده و در آنجا با جذب گرمای آب، کاملاً به بخار تبدیل می شود و نهایتاً مجدد به کمپرسور باز می گردد.

معرفی کمپرسور پیستونی

کمپرسور پیستونی که می توان گفت قدیمی ترین تکنولوژیِ افزایش فشار گاز مبرد است، مکانیزمی مشابه موتور اتومبیل دارد. به ازای تعداد سیلندرهای کمپرسور، پیستون هایی در این نوع کمپرسور وجود دارند که با حرکت رفت و برگشتی، ابتدا گاز مبرد را در حرکت به سمت پایین به داخل سیلندر مکش کرده و سپس در حرکت به سمت بالا، گاز مبرد را در فضای بالای سیلندر (حجم تراکم) متراکم می کنند تا نهایتاً گاز مبرد با فشار و البته دمای بالاتر به سمت خط دهش تخلیه شود. به دلیل شکل خطی حرکت پیستون در داخل سیلندر، این کمپرسورها را با نام رفت و برگشتی (Reciprocating) نیز می شناسند.

1- مسیر مکش گاز مبرد

2- حجم تراکم

3- مسیر تخلیۀ گاز مبرد

4- پیستون

کمپرسورهای پیستونی، معمولاً در چیلرهایی با ظرفیت پایین و میانی بکار گرفته می شوند. چنانکه ظرفیت هریک از آنها به طور تقریبی بین 2 تا 210 کیلو وات می باشد.

کمپرسورهای پیستونی بعنوان کمپرسورهای Semi-Hermetic شناخته می شوند. به این معنی که اتصال پوسته آنها دائمی نیست و در صورت خرابی، امکان تعمیر و سرویس آنها وجود دارد.

انواع برند کمپرسور پیستونی

رایج ترین برندهای تولیدکنندۀ کمپرسور پیستونی عبارتند از:– Bock ساخت آلمان: می توان گفتاین کمپانیِ قدیمی که در سال 1932 میلادی شروع به کار کرده، بنام ترین کمپانیِ تولیدکننده در زمینۀ تولید کمپرسور پیستونیِ برودتی در دنیا محسوب می شود که البته اخیراً امتیاز آن توسط کمپانی Danfoss خریداری شده است.

Bitzer ساخت آلمان: دیگر کمپانیِ آلمانی با سابقه ای نزدیک به 90 سال که از جمله کمپانی­های قدیمیِ تولیدکنندۀ کمپرسورهای پیستونیِ برودتی در دنیاست.

Frascold ساخت ایتالیا: یکی از کمپانی های قدیمی دیگر با سابقه ای نزدیک به 90 سال که همچنان از کمپانی های مطرح صنعت برودت محسوب می شود.

DORIN ساخت ایتالیا: دیگر کمپانیِ ایتالیایی که از سال 1918 میلادی شروع به کار کرد. اما، در واقع از سال 1970 بود که تولید کمپرسورهای پیستونی را آغاز نمود.

بررسی فنی انواع کمپرسور در چیلر پیستونی

کمپرسورهای پیستونی به علت دامنۀ کاری گسترده ای که دارند، در بسیاری از کاربردها و با رِنج های دمایی متفاوت قابل استفاده هستند. بعلاوه، با مبردهای بسیاری سازگاری دارند؛ در نتیجه، در بسیاری از شرایط ویژه، کمپرسورهای پیستونی مناسب ترین انتخاب محسوب می شوند.

قبل از آنکه انواع کمپرسورهای پیستونی را بشناسیم، بهتر است بیشتر با قابلیت های این نوع کمپرسور که ناشی از دامنۀ کاری گستردۀ آن است، آشنا شویم.

– قابلیت کارکرد در دمای محیط بسیار بالا:

در کمپرسورهای پیستونیِ ساخت Bitzer آلمان، مشاهده می شود که به ازای یک مدل کمپرسور مشخص و در واقع به ازای یک حجم جابجایی مشخص، سه سایز موتور تعریف شده است. این موضوع، به منزلۀ 3 دامنۀ کاری متفاوت به ازای هر مدل کمپرسور است. بعنوان مثال، تصویر ذیل نشان دهندۀ دامنۀ کاری کمپرسور پیستونیِ مدل 6FE می باشد که در 3 سایز M1، M2 و M3 طراحی شده است.

همانطور که ملاحظه می شود، کمپرسور 6FE با موتور یک و با مبرد R134a می تواند تا دمای تقطیرِ 85  درجه سانتی گراد کار کند و این بدان معناست که شما می توانید از این کمپرسور در چیلرهای هوا خنک و برای اقلیم های بسیار گرم (تا دمای محیطِ 70 درجه سانتی گراد ) براحتی و بدون ریسک توقف، استفاده کنید.

حداکثر دمای تقطیرِ کمپرسور اسکرو 70  و حداکثر دمای تقطیرِ کمپرسور اسکرال 75 درجه سانتی گراد است.

البته می بایست توجه داشت که نام گذاری مدل کمپرسورهای پیستونیِ Bitzer با مبرد R134a، با موتورهای مختلف متفاوت است. بعنوان مثال، در همین نمونۀ اشاره شده، نامگذاری به این ترتیب است:

موتور یک: 6FE-50

موتور دو: 6FE-44

موتور سه: 6FE-40

حجم جابجایی این سه مدل، با هم یکسان است (151.6 m³/h در فرکانس 50 هرتز)؛ بنابراین در یک شرایط کاری مشخص که هر سه بتوانند در آن کار کنند، ظرفیت برودتیِ تولیدی، مشابه خواهد بود.

* حجم جابجاییِ یک کمپرسور یعنی مقدار حجم گازی که می تواند در واحد زمان جابجا کند.

– قابلیت کارکرد در مصارف زیر صفری:

کمپرسورهای پیستونی با مبرد R404A دامنۀ کاری بسیار مناسبی برای مصارف زیر صفری دارند. همانطور که در تصویر ذیل مشاهده می شود، این کمپرسور می تواند تا دمای تبخیر -45  کار کند. یعنی معادل سری LLZ کمپرسورهای Danfoss و سری LT کمپرسورهای Copeland که مخصوص مصارف زیر صفری طراحی و ساخته شده اند.

همانطور که ملاحظه می شود، کمپرسورهای پیستونی Bitzer با مبردی غیر از R134a، صرفاً در دو سایز موتور تعریف می شوند. بعنوان مثال در همین نمونۀ اشاره شده:

موتور یک: 6FE-50

موتور دو: 6FE-44

اکنون می خواهیم به سری های ویژه ای از انواع کمپرسورهای پیستونی بپردازیم.

1- کمپرسورهای زیر صفری: نوع ویژه ای از کمپرسورهای پیستونی وجود دارند که مخصوص مصارف زیر صفریِ در دماهای بسیار پایین هستند. سری دو مرحله ایِ کمپرسورهای پیستونی با مبرد R404A قادرند تا دمای تبخیر منفی 70 درجه سانتی گراد  کار کنند که در مقایسه با تمامی کمپرسورهای مخصوصِ زیر صفری دیگر (چه اسکرو، چه اسکرال) عددِ به مراتب پایین تری است.

2- کمپرسورهای سرعت متغیر: در کمپرسورهای معمولِ پیستونی، محور موتور (میل لنگ) با سرعت ثابتی چرخش می کند و حجم جابجایی کمپرسور همواره مقدار ثابتی است اما، نوع خاصی از کمپرسورهای پیستونی وجود دارند که اینورتردار بوده و کنترل ظرفیت در آنها با تغییر سرعت چرخش میل لنگ و در نتیجه با تغییر حجم جابجایی صورت می گیرد.

برخی از کمپرسورهای معمول پیستونی، این قابلیت را دارند که با نصب مکانیزمی تحت عنوان Unloader، امکان دو تا سه مرحله کنترل ظرفیت را فراهم کنند.

انواع چیلر پیستونی

چیلرهای پیستونی را می توان با توجه به مکانیزم دفع حرارت در کندانسور به دو دستۀ اصلی تقسیم کرد:

1- چیلرهای پیستونی آب خنک: چیلرهایی که کندانسور آنها، یک مبدل حرارتی پوسته و لوله است و دفع گرمای گاز مبرد، از طریق تبادل انرژی با آب، انجام می شود. چنانکه مبرد داغ خروجی از کمپرسور، وارد پوستۀ کندانسور شده و جریان آب خنکِ تولیدی توسط برج خنک­کننده، با عبور از درون لوله ها گرمای جریان مبرد را جذب می کند.

پیشنهاد مطالعه:

بررسی فنی و نحوه عملکرد چیلر تراکمی آب خنک

2- چیلرهای پیستونی هوا خنک: چیلرهایی که کندانسور آنها، یک مبدل حرارتی فین و لوله است و دفع گرمای گاز مبرد، از طریق تبادل انرژی با هوای محیط، انجام می شود. چنانکه مبرد داغ خروجی از کمپرسور، وارد لوله های فین دارِ کویل کندانسور شده و هوای محیط توسط فن های محوریِ تعبیه شده، با عبور از روی لوله ها گرمای جریان مبرد را جذب می کند.

پیشنهاد مطالعه:

معرفی و بررسی کاربرد انواع چیلر تراکمی هوا خنک

نوع دیگری از کندانسورها وجود دارند که با نام کندانسورهای تبخیری شناخته می شوند. این نوع کندانسور از طریق فرایند سرمایش تبخیری، تبادل انرژی انجام می دهد. چنانکه مبرد داغ خروجی از کمپرسور، وارد لوله های کویلی شده که آب توسط نازل هایی روی آن پاشیده می شود و اینگونه بواسطه دریافت گرمای جریان مبرد تبخیر می گردد. می توان گفت استفاده از این کندانسورها اصلاً مرسوم نیست؛ بهمین دلیل ما هرگز با تعریفی تحت عنوان چیلر پیستونی تبخیری مواجه نمی شویم.

ویژگی ها، مزایا و معایب چیلر پیستونی

برخی از مهمترین ویژگی های کمپرسورهای پیستونی عبارتند از:

1- مدیریت روغن کاری: در کمپرسورهای پیستونی به کمک سوییچ اختلاف فشار روغن، فشار روغنکاری تحت کنترل است. ضمن آنکه اٌپراتور می تواند در هر لحظه فشار روغن را از طریق گیج رصد کند.

2– تنوع کاربرد: همانطور که گفته شد، با توجه به دامنۀ کاریِ گستردۀ کمپرسورهای پیستونی، این کمپرسورها برای کاربردهای مختلف و در رنج های دماییِ متفاوت و ویژه قابل استفاده هستند.

3- کنترل ظرفیت برودتی: در کمپرسورهای پیستونی معمولی (غیر اینورتردار) امکان کنترل ظرفیت برودتی وجود ندارد. مگر با اضافه کردن یک مکانیزم جانبی (Unloader)، که در برخی از این کمپرسورها، بین دو تا سه مرحله کنترل ظرفیت برودتی را ممکن می سازد. در غیر این صورت، به ازای هر کمپرسور پیستونی، در واقع یک مرحله کنترل ظرفیت امکانپذیر می شود. به این معنا که در یک چیلر پیستونی 4 کمپرسوره، 4 مرحله کنترل ظرفیت ممکن خواهد بود.

4- امکان سرویس: همانطور که گفته شد، پوستۀ کمپرسورهای پیستونی اتصال دائم ندارد؛ بنابراین، در این کمپرسورها امکان تعمیر و سرویس وجود دارد.

5- استهلاک بالا: کمپرسورهای پیستونی به واسطۀ وجود قطعات مکانیکی متحرک زیاد، معمولاً استهلاک بیشتری داشته و ممکن است بیشتر نیاز به سرویس پیدا کنند.

ا6- مکان تزریق مایع: تزریق مایع، راهکاری است که بمنظور کنترل دمای دهشِ کمپرسور استفاده می شود تا به این ترتیب دمای روغنی که همراه با مبرد متراکم می شود از اندازۀ مجاز بالاتر نرود؛ چراکه در غیر این صورت، روغن لزجت خود را از دست داده و دیگر قابلیت روغنکاری مناسبی نخواهد داشت. ضمن آنکه دمای بیش از حد می تواند استحکام مکانیکی برخی از قطعات را تهدید کرده و ظرفیت کندانسور در فرایند تقطیر را کمی کاهش دهد. اما، در میان کمپرسورهای معمولِ پیستونی (ساخت Bitzer آلمان)، در کمپرسورهای موتور دو، قابلیت تزریق مایع دیده شده است. بهمین علت، این کمپرسورها (در مقایسه با کمپرسورهای موتور یک و سه)، انتخاب مناسب تری برای مصارف زیر صفری هستند.

6- امکان نصب اکونومایزر: اکونومایزر نوعی مبدل حرارتی است که در خروجیِ کندانسور نصب شده و این امکان را فراهم  می کند که میزان سابکول ایجادشده (کاهش دمای مایعِ حاصل از تقطیر) در خط مایع، تقریباً بین 10 تا 15 درجۀ سانتی گراد افزایش یابد. به این ترتیب وجود اکونومایزر باعث می شود که درصد مایعِ موجود در مخلوط دو فازیِ خروجی از شیر انبساط بیشتر شده و این چنین ظرفیت تولید برودت در اواپراتور، به ازای یک کمپرسور مشخص افزایش پیدا می کند. اما، نکته اینجاست که در میان انواع کمپرسورهای پیستونی، صرفاً در کمپرسورهای پیستونی دو مرحله ای امکان استفاده از اکونومایزر وجود دارد.

طراحی، ساخت و فروش انواع چیلر پیستونی

شرکت مهندسی تهویه نگار تولید کننده انواع چیلرهای پیستونی یا رفت و برگشتی در پروژه های مختلف صنعتی، تجاری و اداری بوده است. کارفرمایان می توانند با تکیه بر تخصص و تجربه مهندسان تهویه نگار به صورت رایگان مشاوره محاسبه طرفیت چیلر پیستونی و اینکه کدام نوع چیلر برای پروژه آن ها مناسب است را دریافت کنند. همچنین رزومه و سابقه قوی ما این اطمینان را به شما خواهد داد که کیفیت و قیمت چیلرهای پیستونی ما مناسب است. تهویه نگار تمامی محصولات خود را با دو سال گارانتی تعمیر و 10 سال خدمات تامین قطعات در سراسر ایران ارائه می دهد. با کارشناسان ما در تماس باشید

کارشناس فروش 09102072884