بخش ششم :
جهت کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه، بخش‌های قبلی را مطالعه کنید.
مقدمه
چیلرهای جذبی به عنوان یکی از سیستم‌های مهم و کارآمد برای تأمین سرمایش در صنعت و ساختمان‌ها، به دلیل بهره‌وری از حرارت مازاد و توانایی کاهش مصرف انرژی مورد توجه قرار گرفته‌اند. با این حال، این نوع چیلرها نیز مانند سایر تجهیزات صنعتی دارای معایب و چالش‌های فنی خاص خود هستند. یکی از مهم‌ترین مسائل در این سیستم‌ها، پدیده کریستالیزاسیون است که می‌تواند عملکرد دستگاه را مختل کند. همچنین، معایب دیگری مانند پدیده خوردگی و نشت وکیوم وجود دارند که بر طول عمر و راندمان این چیلرها تأثیر می‌گذارند. در این متن، پس از مرور اجمالی بر مشکلات چیلرهای جذبی مانند فشار پایین و خوردگی، به بررسی پدیده کریستالیزاسیون و نقش سیستم پرچ (Purge system) پرداخته و در نهایت به معرفی چیلرهای جذبی سیلیکاژلی و عملکرد آنها خواهیم پرداخت.
چیلرهای جذبی و چالش‌های فنی
چیلرهای جذبی در فرآیند سرمایش، به ویژه در صنایع بزرگ و مراکز تجاری، نقشی اساسی ایفا می‌کنند. این سیستم‌ها به دلیل عملکرد خود که بر اساس تبادل حرارت و مواد جاذب است، می‌توانند به طور مؤثری از حرارت‌های مازاد استفاده کنند. با این وجود، چالش‌هایی مانند پدیده کریستالیزاسیون و خوردگی به‌طور مداوم برای مهندسان و تکنسین‌ها چالش ایجاد می‌کند. فشار بسیار پایین در این سیستم‌ها می‌تواند به راحتی باعث کاهش کارایی و راندمان کلی چیلر شود.
یکی از مهم‌ترین دلایل بروز مشکلات در این سیستم‌ها، کریستالیزاسیون لیتیوم بروماید است. این پدیده می‌تواند منجر به انسداد جریان و کاهش کارایی چیلر شود. برای مثال، در دماهای پایین، بلورهای جامد لیتیوم بروماید می‌توانند در سیستم تشکیل شوند که این امر موجب بروز مشکلات جدی در عملکرد چیلرها خواهد شد.
پدیده کریستالیزاسیون و معایب چیلرهای جذبی
چیلرهای جذبی، مشابه دیگر سیستم‌های حرارتی و تبرید، دارای نقاط ضعف و معایبی هستند که ممکن است بر کارایی و عملکرد آنها تأثیرگذار باشد. این معایب شامل موارد زیر است :
فشار بسیار پایین : کاهش فشار در سیستم می‌تواند منجر به کاهش کارایی و راندمان کلی چیلر شود.
خوردگی : مواد سازنده سیستم در برابر عوامل شیمیایی و محیطی ممکن است دچار خوردگی شوند که این امر می‌تواند به آسیب و کاهش عمر دستگاه منجر شود.
کریستالیزاسیون : این پدیده می‌تواند باعث تجمع بلورهای جامد در سیستم شود که مانع از جریان آزاد مایعات و گازها می‌شود و در نتیجه کارایی دستگاه را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
از آنجایی که چیلرهای جذبی در شرایط فشار منفی (وکیوم) عمل می‌کنند، هر گونه نشتی کوچک از محیط می‌تواند به‌طور قابل توجهی بر عملکرد آنها تأثیر بگذارد. در این شرایط، مراقبت و نگهداری از سیستم‌های جذبی به شدت حساس و حیاتی می‌شود. حفظ این سیستم‌ها در وضعیت بهینه نیازمند توجه ویژه به جزئیات و انجام بررسی‌های منظم است تا از هر گونه اختلال و کاهش کارایی جلوگیری شود.
از سوی دیگر، همان‌طور که اشاره شد، لیتیوم بروماید یک نمک مایع است؛ بنابراین، نفوذ هوا به داخل سیستم و ترکیب با این ماده می‌تواند منجر به تشکیل ترکیبات اسیدی شود. این ترکیبات اسیدی با ایجاد خوردگی در قطعات، به‌خصوص اجزای فولادی، به تجهیزات آسیب جدی وارد می‌کنند. این فرآیند نه تنها می‌تواند عمر مفید چیلر را کاهش دهد، بلکه موجب افزایش هزینه‌های نگهداری و تعمیرات نیز خواهد شد.
کریستالیزاسیون، یا همان فرآیند جامد شدن لیتیوم بروماید، زمانی رخ می‌دهد که دمای محلول در ابزوربر یا محفظه جاذب بیش از حد کاهش یابد. این پدیده می‌تواند منجر به انسداد جریان و توقف عملکرد چیلرهای جذبی شود. همان‌طور که پیش‌تر بیان شد، کاهش دمای ماده جاذب و افزایش غلظت آن، سبب افزایش راندمان چیلر می‌شود؛ بااین‌حال، این کاهش دما باید به دقت کنترل شود. در چیلرهای جذبی، آب خنک‌کننده که از برج خنک‌کن وارد سیستم می‌شود، ابتدا در ابزوربر باعث خنک‌سازی محلول نیمه رقیق می‌شود و سپس به سمت کندانسور هدایت می‌گردد. ازاین‌رو، کنترل دقیق دمای محلول در ابزوربر امری حیاتی است تا از بروز پدیده کریستالیزاسیون و توقف عملکرد چیلر جلوگیری شود.
سیستم پرچ (Purge system) یا تخلیه در چیلرهای جذبی
سیستم پرچ (Purge system) یا تخلیه در چیلرهای جذبی یکی از اجزای مهم برای حفظ عملکرد بهینه این دستگاه‌ها محسوب می‌شود. همان‌طور که اشاره شد، چیلرهای جذبی تحت شرایط خلاء کار می‌کنند و حفظ این خلاء برای جلوگیری از اختلالات عملکردی ضروری است. یکی از عوامل کاهش وکیوم و راندمان چیلرهای جذبی، تجمع مواد غیر قابل تقطیر درون مدار است. این مواد که در اثر واکنش‌های شیمیایی بین ماده جاذب و مبرد ایجاد می‌شوند، به راحتی قابل کندانس نبوده و در سیستم انباشته می‌شوند. این تجمع، بدون تخلیه مناسب، باعث افزایش فشار داخلی و افت راندمان می‌شود.
سیستم پرچ یا Purge system برای تخلیه این مواد از مدار چیلر به کار گرفته می‌شود. این سیستم باید هم‌زمان با عملکرد چیلر فعال بماند تا به طور مداوم و مؤثر مواد غیر قابل تقطیر را از سیستم حذف کند و از کاهش خلاء و راندمان چیلر جلوگیری شود.
سیستم پرچ (Purge system) در چیلرهای جذبی نه‌تنها برای تخلیه مواد غیرقابل تقطیر به کار می‌رود، بلکه نقش مهمی در تشخیص نشتی‌ها نیز دارد. از آنجا که این چیلرها تحت فشار منفی یا خلاء کار می‌کنند، هرگونه نشتی می‌تواند موجب ورود هوا و کاهش خلاء شود که بر عملکرد سیستم تاثیر منفی می‌گذارد.
سیستم پرچ می‌تواند به شناسایی نشتی‌ها کمک کند، چرا که ورود هوا و مواد غیرقابل تقطیر به مدار در اثر نشتی، به‌وسیله این سیستم شناسایی و مدیریت می‌شود. با فعال بودن سیستم پرچ، در صورت ورود هرگونه هوای اضافی به مدار، به سرعت شناسایی و تخلیه می‌گردد. این ویژگی باعث می‌شود بتوان نقاط احتمالی نشتی را شناسایی کرده و از ایجاد آسیب‌های احتمالی به دلیل کاهش خلاء جلوگیری کرد.
چیلر جذبی سیلیکاژلی (Silica gel adsorption chiller)
در برخی از انواع چیلرهای جذبی، به جای استفاده از مایعات جاذب مثل لیتیوم بروماید، از مواد جاذب جامدی مانند سیلیکاژل، کربن فعال یا زئولیت بهره می‌گیرند. این چیلرها به نام چیلرهای ادزوربشن (Adsorption chillers) شناخته می‌شوند. در اینجا لازم است توجه شود که دو واژه‌ی "ابزوربشن" (Absorption) و "ادزوربشن" (Adsorption) تنها یک حرف با هم تفاوت دارند ولی از لحاظ فنی کاملاً متمایز هستند: در فرآیند ابزوربشن، ماده جذب‌شونده درون جاذب حل می‌شود، در حالی که در ادزوربشن، ماده روی سطح جاذب قرار می‌گیرد.
در چیلرهای ادزوربشن، سیلیکاژل به‌عنوان جاذب جامد، به دلیل کارایی بالا و توان جذب بالای رطوبت، رایج‌ترین ماده است. به‌علاوه، در این سیستم‌ها از آب، آمونیاک یا متانول به عنوان ماده مبرد استفاده می‌شود، اگرچه آب به دلیل سازگاری و کارایی بیشتر، کاربرد وسیع‌تری دارد.
در چیلرهای جذبی سیلیکاژل، آب به‌عنوان مبرد پس از تبخیر در اواپراتور، توسط جاذب جامد سیلیکاژل به دام افتاده و جذب می‌شود. ساختار این چیلرها شامل دو محفظه اواپراتور و کندانسور است، که مشابه چیلرهای لیتیوم بروماید است. اما به جای استفاده از محفظه‌های ژنراتور، این سیستم به دو محفظه سیلیکاژل مجهز است که نقش جاذب جامد را دارند.
محفظه‌های جاذب در این نوع چیلر، با هدف تنظیم و کنترل فرآیند جذب، به صورت جداگانه با منابع دمایی مختلف در ارتباط هستند: محفظه جاذب اول به آب گرم خروجی از دیگ بخار متصل است و محفظه جاذب دوم به آب سرد کولینگ تاور یا برج خنک‌کننده متصل می‌شود. این طراحی سبب می‌شود که فرآیند جذب و تخلیه سیلیکاژل بهینه‌سازی شود.
تمامی این چهار محفظه در چیلرهای جذبی سیلیکاژلی تحت شرایط خلاء کامل فعالیت می‌کنند، که این ویژگی به کاهش مصرف انرژی و افزایش راندمان دستگاه کمک می‌کند.
نتیجه‌گیری
در مجموع، چیلرهای جذبی با وجود معایبی چون پدیده کریستالیزاسیون و حساسیت به خوردگی، به عنوان یکی از راه‌حل‌های مؤثر در بهینه‌سازی مصرف انرژی و بهره‌برداری از منابع حرارتی مازاد مورد استفاده قرار می‌گیرند. به‌کارگیری سیستم پرچ برای تخلیه مواد غیرقابل تقطیر و شناسایی نشتی‌ها از جمله راهکارهایی است که می‌تواند به حفظ خلاء و افزایش راندمان دستگاه کمک کند. علاوه بر این، چیلرهای جذبی سیلیکاژلی با استفاده از جاذب‌های جامد مانند سیلیکاژل، به عنوان راه‌حلی جایگزین برای بهبود کارایی و کاهش هزینه‌های نگهداری مطرح هستند. با مدیریت دقیق و نگهداری مناسب این سیستم‌ها، امکان بهره‌مندی از مزایای سرمایش کم‌مصرف و پایدار فراهم خواهد شد.