مقدمه
چیلرهای جذبی یکی از تجهیزات حیاتی در سیستم‌های تهویه مطبوع و صنایع گوناگون هستند که نقش مستقیم در تأمین سرمایش و کنترل دما دارند. عملکرد بهینه این دستگاه‌ها به کیفیت نگهداری و مراقبت مستمر از اجزای داخلی به ویژه لوله‌های مبدل حرارتی وابسته است. لوله‌های چیلر جذبی، به عنوان مسیر عبور سیال سردکننده، نقش اصلی را در انتقال حرارت ایفا می‌کنند و هرگونه رسوب یا آلودگی در سطح داخلی آن‌ها می‌تواند به شکل چشمگیری راندمان سیستم را کاهش دهد. با گذشت زمان و بهره‌برداری مداوم، رسوبات معدنی، ذرات معلق و آلودگی‌های زیستی در لوله‌ها ته‌نشین می‌شوند و علاوه بر کاهش کارایی، احتمال ایجاد خوردگی و آسیب مکانیکی به تجهیزات را نیز افزایش می‌دهند. اهمیت شست‌وشو و نگهداری لوله‌های چیلر جذبی نه تنها به دلیل حفظ ظرفیت سرمایش و بهبود راندمان انرژی است، بلکه برای طول عمر تجهیزات، کاهش هزینه‌های تعمیرات و جلوگیری از توقف ناگهانی سیستم نیز حیاتی می‌باشد. با توجه به تنوع نوع رسوبات از رسوبات سخت معدنی گرفته تا گل‌ولای و آلودگی‌های آلی انتخاب روش مناسب تمیزکاری، شامل ترکیبی از برس‌کشی مکانیکی و شست‌وشوی شیمیایی، از اهمیت بالایی برخوردار است. همچنین کنترل پارامترهای شیمیایی محلول گردش‌کننده، مانند pH و میزان دی‌اکسید کربن، برای جلوگیری از خوردگی و کاهش آسیب به مبدل‌ها ضروری است.
در این مقاله، فرآیندهای نگهداری و تمیزکاری لوله‌های چیلر جذبی با جزئیات کامل بررسی می‌شوند. از شناسایی و تحلیل نوع رسوبات تا انتخاب حلال مناسب و اجرای عملیات شست‌وشوی شیمیایی و مکانیکی، تمامی مراحل با رویکردی علمی و عملی ارائه خواهد شد. هدف اصلی، ارائه راهنمایی جامع برای تکنسین‌ها و مهندسین است تا بتوانند با حفظ کیفیت عملکرد و افزایش طول عمر چیلرهای جذبی، از اتلاف انرژی و هزینه‌های اضافی جلوگیری کنند.
تمیز کردن و نگهداری لوله‌های چیلر جذبی
در فرآیند نگهداری و تعمیر چیلرهای جذبی، تمیز بودن لوله‌های داخل پوسته (Shell) اهمیت بسیار زیادی دارد. وجود املاح و رسوبات در آب گردش‌کننده باعث ایجاد لایه‌های رسوبی روی سطح مبدل‌های حرارتی می‌شود که در نتیجه آن بازده تبادل حرارتی دستگاه کاهش یافته و مصرف انرژی افزایش می‌یابد. در بررسی عملکرد خود چیلر جذبی، باید به کیفیت محلول برگشتی از ژنراتور نیز توجه شود. مقدار pH این مایع باید حداقل برابر با 7 یا بیشتر باشد، زیرا کاهش pH به کمتر از 6 باعث خوردگی شدید در سطوح داخلی سیستم می‌شود. علاوه بر آن، میزان دی‌اکسید کربن آزاد نیز باید به دقت اندازه‌گیری شود و مقدار آن نباید بیش از ۵ قسمت در میلیون (PPM) باشد. این اندازه‌گیری معمولاً توسط تجهیزات آنالیز گاز انجام می‌گیرد تا از سلامت شیمیایی مدار اطمینان حاصل شود. زمانی که ظرفیت حرارتی یا عملکرد چیلر کاهش یابد، لازم است بازدید داخلی لوله‌ها انجام گیرد. عمده‌ترین دلیل گرفتگی لوله‌ها معمولاً تجمع دو نوع ماده است :
1. گرد و غبار، ذرات معلق و مواد زائد که از سایر بخش‌های سیستم وارد مدار شده‌اند.
این مواد معمولاً به‌صورت یکنواخت روی سطح لوله‌ها پخش نمی‌شوند، بلکه در قسمت‌های پایین‌تر لوله ته‌نشین می‌گردند. با افزایش حجم این رسوبات، مسیر عبور آب تنگ شده و فشار عبوری افزایش می‌یابد. برای رفع این نوع گرفتگی‌ها، برس‌کشی داخلی لوله‌ها با برس‌های مخصوص از جنس برنز نرم و سبک انجام می‌شود. این عمل ضمن پاک‌سازی سطح داخلی لوله، از آسیب رساندن به دیواره‌های فلزی جلوگیری می‌کند و موجب بازگشت راندمان اولیه مبدل حرارتی می‌گردد.
عکس
2. رسوبات معدنی و کاهش راندمان حرارتی در لوله‌های چیلر جذبی
نوع دوم از گرفتگی‌های متداول در لوله‌های چیلر جذبی، رسوبات معدنی سخت هستند که از ترکیبات نمک‌های محلول در آب تشکیل می‌شوند. این مواد همراه با جریان آب وارد لوله‌ها شده و در سطح داخلی آن‌ها به‌صورت پوسته‌ای نازک اما مقاوم ته‌نشین می‌گردند. این لایه‌های رسوبی معمولاً با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند، اما به‌مرور زمان باعث کاهش چشمگیر در انتقال حرارت میان سیال و دیواره لوله می‌شوند.
بر اساس تجربیات میدانی، این رسوبات غالباً از کربنات کلسیم (CaCO₃)، سولفات کلسیم (CaSO₄) و ترکیبات سیلیکاتی تشکیل شده‌اند. از آن‌جا که این پوسته‌ها به‌صورت متراکم و چسبنده در سطح داخلی لوله‌ها شکل می‌گیرند، تمیز کردن آن‌ها دشوارتر از گرد و غبار یا ذرات معلق است. برای شناسایی دقیق رسوبات معدنی، باید لوله‌ها پیش از انجام عملیات تمیزکاری کاملاً تخلیه و خشک شوند. در این حالت می‌توان با آزمایش فیزیکی یا مشاهده مستقیم سطح داخلی لوله، میزان و نوع رسوبات را بهتر تشخیص داد. یکی از روش‌های غیرمستقیم برای تشخیص تشکیل رسوب در چیلرهای جذبی، بررسی اختلاف دما در عملکرد سیستم است. افزایش اختلاف دمای بین آب خروجی از اواپراتور و مایع مبرد نشان‌دهنده وجود رسوب در لوله‌های اواپراتور است. به‌طور مشابه، افزایش اختلاف دمای بین آب خروجی از کندانسور و مبرد خروجی از کندانسور نیز می‌تواند علامت رسوب‌گرفتگی در بخش کندانسور باشد. در هر دو حالت، بالا رفتن این اختلاف‌ها نسبت به مقادیر نرمال اولیه، بیانگر کاهش انتقال حرارت و تشکیل لایه‌های سخت معدنی در لوله‌ها است.
شست‌وشوی لوله‌های چیلر جذبی با استفاده از اسید
زمانی که سطح داخلی لوله‌های چیلر جذبی با لایه‌های سخت رسوبی ناشی از املاح معدنی پوشیده می‌شود و روش‌های مکانیکی مانند برس‌کشی قادر به حذف کامل آن نیستند، باید از شست‌وشوی شیمیایی با اسید استفاده کرد. این فرآیند یکی از مؤثرترین روش‌ها برای بازیابی راندمان انتقال حرارت در مبدل‌های حرارتی چیلر است. پیش از انجام اسیدشویی، لوله‌ها باید با برس‌های مخصوص تمیز شوند تا رسوبات سست و قابل جدا شدن از بین بروند. سپس محلول اسیدی به کمک یک پمپ گریز از مرکز به داخل مدار تزریق می‌شود. معمولاً از پمپی با توان حدود ۰٫۲۵ اسب بخار، دبی ۳۰ گالن در دقیقه و هد ۱۰ فوت برای سیرکوله کردن اسید درون لوله‌ها استفاده می‌گردد. همچنین در قسمت بالایی حلزونی پمپ، بر روی لوله هواگیری باید یک شیر نصب شود تا کنترل فشار و تخلیه گازهای احتمالی امکان‌پذیر باشد.
قبل از شروع فرآیند شست‌وشو، لوله‌هایی که باید تمیز شوند باید به‌طور کامل از مدار اصلی آب جدا شوند. برای این کار، فلنج‌ها باز شده و ورودی‌ها با ورق فلزی یا واشر مناسب مسدود می‌گردند تا محلول اسیدی فقط در مسیر مورد نظر گردش کند. اسیدشویی معمولاً به مدت ۴ تا ۶ ساعت ادامه دارد و پس از اتمام این بازه، لوله‌ها باید دوباره بررسی شوند تا میزان رسوب‌زدایی و پاکیزگی داخلی ارزیابی شود. در طول انجام این عملیات، رعایت اصول ایمنی فردی الزامی است. تکنسین باید از عینک ایمنی، دستکش مقاوم در برابر مواد شیمیایی و پیش‌بند لاستیکی استفاده کند تا از تماس مستقیم با اسید جلوگیری شود. همچنین، انتخاب نوع اسید و غلظت مناسب آن باید مطابق دستورالعمل کارخانه سازنده چیلر باشد، زیرا استفاده از ترکیبات یا غلظت‌های نامناسب می‌تواند به لوله‌ها و اجزای داخلی آسیب برساند.
فرآیند تمیز کردن لوله‌های چیلر جذبی
در برنامه‌های نگهداری دوره‌ای چیلرهای جذبی، شست‌وشوی منظم لوله‌ها نقش کلیدی در حفظ راندمان دستگاه و جلوگیری از افت ظرفیت سرمایش دارد. برای انجام این فرآیند، رعایت مراحل زیر ضروری است:
1. بررسی و شناسایی رسوبات :
در ابتدا باید نوع و میزان تراکم رسوبات داخلی لوله‌ها بررسی شود. نمونه‌برداری از رسوبات و تحلیل ساختار آن‌ها (اعم از رسوبات معدنی، گل و لای، یا رسوبات آلی) به انتخاب روش مناسب برای تمیزکاری کمک می‌کند.
2. انتخاب روش و حلال مناسب :
بر اساس نتایج آزمایش رسوبات، باید تصمیم‌گیری شود که از روش مکانیکی، شیمیایی یا ترکیبی از هر دو استفاده گردد. همچنین پیش از شروع عملیات، بهتر است تست سازگاری حلال یا اسید با جنس لوله‌ها انجام شود تا از ایجاد خوردگی یا آسیب احتمالی جلوگیری گردد.
3. آماده‌سازی تجهیزات و محیط کار :
پیش از آغاز شست‌وشو، باید محیط کاری ایمن‌سازی شده و تجهیزات لازم از جمله پمپ سیرکولاسیون، مخزن محلول، برس‌های برنز نرم، شیلنگ‌ها و وسایل ایمنی فردی آماده گردد. اطمینان از تهویه مناسب و کنترل دقیق دما و فشار در حین عملیات نیز بسیار اهمیت دارد. در عمل، استفاده هم‌زمان از روش مکانیکی برای حذف رسوبات سطحی و روش شیمیایی برای از بین بردن لایه‌های عمیق و چسبیده‌تر بهترین نتیجه را به همراه دارد. اجرای دقیق این مراحل موجب می‌شود لوله‌ها به حالت اولیه بازگردند، انتقال حرارت بهبود یابد و عمر مفید چیلر افزایش پیدا کند.
فرآیند تمیزکاری شیمیایی لوله‌های چیلر جذبی
پس از اتمام عملیات اسیدشویی لوله‌ها، مرحله بعد شامل تمیزکاری شیمیایی و خنثی‌سازی محلول اسیدی است تا از آسیب احتمالی به سطوح فلزی و مدارهای آب جلوگیری شود. اجرای صحیح این بخش از فرآیند نقش مهمی در افزایش عمر مفید دستگاه و جلوگیری از خوردگی دارد.
1. برآورد میزان مواد قلیایی مورد نیاز
در ابتدا باید مقدار دقیق قلیا (مانند سود یا کربنات سدیم) برای خنثی‌سازی محلول اسیدی محاسبه شود. این مقدار به نوع و حجم اسید مصرف‌شده در شست‌وشو بستگی دارد. هدف از این مرحله، رساندن محلول به محدوده pH ایمن است تا اسید باقیمانده در مدار از بین برود.
2. عملیات خنثی‌سازی
محلول قلیایی به مدار تزریق شده و برای مدت ۳۰ تا ۶۰ دقیقه در سیستم به گردش درمی‌آید. در پایان این مرحله باید pH محلول خروجی در محدوده ۶ تا ۸ قرار گیرد. در صورت نیاز، این عملیات می‌تواند تا دستیابی به مقدار مطلوب تکرار شود.
3. شست‌وشو با آب
پس از خنثی‌سازی کامل، مدارهای A و B باید با آب تمیز شست‌وشو شوند. این شست‌وشو به‌صورت پی‌درپی ۳ تا ۵ مرتبه انجام می‌گیرد تا زمانی که آب خروجی کاملاً شفاف شده و pH آن به حالت طبیعی بازگردد.
4. تمیز کردن مدار برج خنک‌کن
در ادامه، مدار آب برج خنک‌کننده باید با جریان مداوم آب به مدت حداقل دو ساعت در مدار B شست‌وشو داده شود تا هرگونه رسوب یا باقیمانده مواد شیمیایی از سیستم حذف گردد.
5. تنظیم شرایط نهایی آب سیستم
در مرحله نهایی، مدار برج خنک‌کن با آب تازه پر می‌شود. برای جلوگیری از خوردگی فلزات، باید pH آب بین ۸ تا ۹ تنظیم شود. همچنین در فصول سرد، به منظور جلوگیری از یخ‌زدگی و آسیب به تجهیزات، می‌توان از محلول‌های ضدیخ و ضدخوردگی مناسب استفاده کرد.
عکس
تعیین حلال مناسب برای تمیزکاری شیمیایی
انتخاب حلال مناسب در فرآیند تمیزکاری شیمیایی چیلر جذبی اهمیت زیادی دارد، زیرا نوع و ترکیب شیمیایی رسوبات در هر سیستم می‌تواند متفاوت باشد. برای اطمینان از عملکرد مؤثر و جلوگیری از آسیب به سطوح فلزی، ابتدا باید آزمون حل‌شوندگی (Solubility Test) بر روی نمونه رسوبات انجام شود. در این آزمون، مقدار کمی از رسوبات جداشده از لوله‌ها در چند نوع حلال مختلف قرار داده می‌شود تا میزان واکنش آن‌ها با رسوب بررسی گردد. بهترین حلال، حلالی است که بیشترین واکنش را ایجاد کرده و در عین حال باعث خوردگی سطح فلز نشود. یکی از شاخص‌های تعیین‌کننده در این آزمون، میزان تولید حباب در اثر تماس حلال با رسوب است؛ هرچه تولید حباب بیشتر باشد، نشان‌دهنده‌ی انحلال بهتر رسوبات در آن حلال است. با این حال، انتخاب و استفاده از مواد شیمیایی پاک‌کننده بدون آگاهی از خواص دقیق آن‌ها می‌تواند خطرناک باشد. بنابراین، مشورت با متخصصان حوزه شیمی صنعتی یا کارشناسان چیلرهای جذبی برای تعیین نوع اسید یا قلیا، غلظت مناسب و شرایط ایمنی استفاده از آن‌ها به‌صورت جدی توصیه می‌شود. این کار نه‌تنها از بروز خوردگی یا آسیب به مبدل‌های حرارتی جلوگیری می‌کند، بلکه باعث افزایش دوام و بهره‌وری سیستم نیز می‌شود.
انواع رسوبات در چیلرهای جذبی
در چیلرهای جذبی، تشکیل رسوبات و گل‌ولای پدیده‌ای اجتناب‌ناپذیر است که به مرور زمان در اثر کیفیت پایین آب، نوسانات دما و واکنش‌های شیمیایی در مدار آب رخ می‌دهد. نوع و مقدار این رسوبات بستگی مستقیم به شرایط بهره‌برداری، جنس سطوح داخلی مبدل‌ها، و ترکیبات شیمیایی آب تغذیه دارد. رسوبات معمولاً در نقاطی از سیستم که جریان آب کندتر است یا انتقال حرارت بیشتری رخ می‌دهد، تجمع پیدا می‌کنند. این تجمع به‌مرور باعث کاهش راندمان حرارتی، افزایش مصرف انرژی و احتمال خوردگی موضعی در سطوح فلزی می‌شود.
به‌طور کلی، رسوبات تشکیل‌شده در چیلرهای جذبی را می‌توان به چند گروه اصلی تقسیم کرد :
• رسوبات معدنی : شامل کربنات کلسیم، سولفات کلسیم، و سیلیکات‌ها که از سختی آب و تبخیر مکرر آن ناشی می‌شوند.
• رسوبات فلزی : ترکیبات زنگ‌آهن و اکسیدهای فلزی که از خوردگی داخلی لوله‌ها یا مبدل‌ها به وجود می‌آیند.
• رسوبات آلی و زیستی : شامل مواد آلی، جلبک‌ها و باکتری‌ها که معمولاً در سیستم‌های دارای آب در گردش باز یا برج خنک‌کن شکل می‌گیرند.
• گل و لای و ذرات معلق : ناشی از گرد و غبار، خاک و ذرات خارجی وارد شده از طریق آب برج خنک‌کننده یا محیط.
در یک جدول تحلیلی می‌توان برای هر نوع رسوب، منشأ تشکیل، ویژگی ظاهری، اثر آن بر عملکرد چیلر و روش تمیزکاری مناسب را مشخص کرد تا در زمان نگهداری و سرویس دوره‌ای، انتخاب روش پاک‌سازی به شکل دقیق‌تر انجام گیرد.
عکس جدول
نتیجه‌گیری
نگهداری و تمیزکاری لوله‌های چیلر جذبی، یکی از مراحل کلیدی در مدیریت بهینه سیستم‌های سرمایش صنعتی و تهویه مطبوع است. همان‌طور که بررسی شد، وجود رسوبات و آلودگی‌ها در مسیر جریان سیال باعث کاهش انتقال حرارت، افزایش مصرف انرژی و حتی بروز خوردگی‌های جدی می‌شود. با اجرای برنامه‌های نگهداری منظم که شامل بررسی دوره‌ای رسوبات، اندازه‌گیری پارامترهای شیمیایی محلول گردش‌کننده، و تمیزکاری مکانیکی و شیمیایی لوله‌ها می‌شود، می‌توان راندمان چیلر را به سطح اولیه بازگرداند و عمر مفید تجهیزات را به میزان قابل توجهی افزایش داد. استفاده ترکیبی از روش‌های مکانیکی و شیمیایی، با انتخاب دقیق حلال‌ها و اسیدهای مناسب، به همراه خنثی‌سازی کامل پس از عملیات شست‌وشو، تضمین می‌کند که لوله‌ها نه تنها از رسوبات معدنی و گل‌ولای پاک شوند، بلکه هیچ آسیبی به ساختار فلزی آن‌ها وارد نشود. علاوه بر این، تحلیل دقیق نوع رسوبات و تطبیق روش تمیزکاری با ویژگی‌های هر نوع رسوب، باعث می‌شود فرآیند نگهداری بهینه، ایمن و اقتصادی انجام گیرد. در نهایت، رعایت استانداردهای ایمنی، استفاده از تجهیزات حفاظتی، و پایش مستمر پارامترهای شیمیایی و دمایی سیستم، کلید موفقیت در افزایش بهره‌وری چیلرهای جذبی است. اجرای صحیح این اقدامات، نه تنها از کاهش راندمان و افزایش مصرف انرژی جلوگیری می‌کند، بلکه از بروز خرابی‌های جدی و توقف ناگهانی سیستم نیز پیشگیری می‌نماید و تضمین می‌کند که چیلر جذبی در بالاترین سطح عملکرد و با کمترین هزینه نگهداری کار کند.