اساس کار خنک کننده هاي جذبي (چيلر هاي ابزرپشن)

اگر داخل بالن شيشه اي مقداري آب مقطر بريزيم سپس با درپوش و اتصالات مناسب بوسيله پمپ خلاء و يا واکيوم نمائيم ومانومتري دقيق ( جيوه اي ) ميزان خلاء را نشان دهد. با توجه به دماي محيط مشاهده خواهيم کرد در درجه اي از فشار ( وکيوم نسبي ) آب داخل بالن شروع به جوشيدن مي کند. ( بدون اينکه چراغ يا هيتري جهت گرم کردن ظرف بکار گرفته باشيم ) و نهايتا بعد از چند لحظه جداره ظرف کاملا سرد خواهد شد.
اساس کار چيلرهاي جذبي را مي توان با آزمايش فوق شرح داد.
اکنون بر اساس اين آزمايش مي توان به چند اصل فيزيکي و نهايتا توليد برودت پي برد. در وهله اول بايد توضيح دهيم چگونه آب بدون اينکه توسط شعله يا هيتري گرم شود شروع به جوشيدن نموده است؟ پديده جوش يا به اصطلاح علمي تغيير فاز از حالت مايع به بخار به رابطه دو عامل دما و فشار مايع و همچنين ساختار ملوکولي آن بستگي دارد.
به عنوان مثال: آب يا H2O در شرايط فشار يک اتمسفر در 100 درجه سانتيگراد به جوش خواهد آمد حال اگر عامل فشار تغيير يابد و در ظرفي در بسته فشار آب را به 2 اتمسفر برسانيم در 120 درجه بجوش مي آيد ( مانند آنچه در ديگهاي زود پز اتفاق مي افتد ) عکس اين عمل نيز صادق است يعني اگر داخل اين ظرف را به وسيله پمپ واکيوم، خلاء نمائيم يعني از شرايط طبيعي که فشار يک اتمسفر است به سمت کاهش فشار حرکت کنيم مثلا در نيم اتمسفر، آب در 81 درجه سانتيگراد به جوش خواهد آمد. و اگر خلاء را بيشتر کنيم تا 6 mmHg ( حدود يک صدم فشار جو ) آب با دماي حدود 6 درجه سانتيگراد به جوش خواهد آمد. اين خاصيت در مايعات مختلف فرق مي کند، مثلا مايع آمونياک يا الکل يا مايع فريونهاي مختلف هر کدام در فشار معيين تغيير فاز خواهند داد و تبخير خواهند شد. مانند آنچه در يخچالهاي خانگي اتفاق مي افتد، بنابر اين از نقش دو عامل فشارو دماي مايع در تبخير آگاه شديم.
اکنون توضيح خواهيم داد که چرا در اثر تبخير، کاهش دما اتفاق مي افتد . چرا جداره ظرف سرد مي شود، بر اساس آنچه که شرح داده شد وقتي دماي آب در شرايط طبيعي به 100 درجه سانتيگراد مي رسد آب تبخير مي شود، اگر حين تبخير يا بخار شدن عامل گرمايش ( چراغ يا هيتر ) را خاموش کنيم عمل جوش يا تبخير متوقف مي شود، بنابر اين درمي يابيم که عمل تبخير نياز به دريافت انرژي دارد ( اصطلاحا تبخير يک فرآيند گرماگير است )، و اين فرآيند مي تواند در فشار بالاتر از فشار جو باشد ( مانند ديگهاي زود پز ) يا پايين تر از فشار جو مانند آنچه در بالن مورد آزمايش يا چيلر جذبي عمل مي شود. اما بايد دانست که جسمي که از دماي 273 – درجه سانتيگراد گرمتر باشد مي تواند براي جسم سردتر خود مولد گرما باشد.  مثلا آب 10 درجه سانتيگراد که از طريق لوله هاي آب چيلد وارد چيلر جذبي مي شود مي تواند تامين کننده گرماي نهان تبخير جهت آب مقطري که داخل چيلر جذبي به علت پايين بودن فشار در حال تبخير شدن است باشد و در اثر اينگرمادهي دماي خود آب چيلد کاهش مي يابد و مثلا به 6 درجه سانتيگراد تغيير خواهد نمود مانند آنچه در چيلر جذبي آب و ليتيوم برومايد اتفاق مي افتد و اين آن چيزي است که ما به آن نياز داريم و از آن جهت خنک نمودن هوا در هواسازها و فن کوئلها يا پروسه هاي صنعتي استفاده مي نمائيم.
مثال فوق کاملا اساس وپايه کارچيلرهاي جذبي آب وليتيوم برومايد مي باشد.
در قسمت اواپراتور چيلرهاي جذبي که آب سرد جهت مصارف برودتي استفاده مي شود خلاء يا فشار واقعي حدود 4 الي 6 ميليمتر جيوه است و آب فقط تحت اين فشاربعنوان مبرد تبخير مي شود. و گرماي نهان تبخير را از آب جاري درلوله هاي اواپراتوردريافت مي کند.ودرنتيجه آنرا سرد مي نمايد
اما بخارحاصل توسط ليتيوم برومايد درقسمت جاذب ياابزربرجذب مي گردد .
و مانع از افزايش فشار داخل اواپراتور مي گردد. اين محلول ( LiBr ) که بخار آب را جذب و خود رقيق گشته به قسمت ژنراتور هدايت مي شود و در آنجا توسط بخار يا آب داغ که داخل لوله هاي ژنراتور در جريان است غليظ مي گردد. براي جذب مجدد بخار راهي قسمت ابزربر مي شود و بخار جدا شده کندانس شده و به قسمت اواپراتور باز مي گردد.
بالن توضيح داده شده در مثال فوق مانند بخش اواپراتور در چيلرهاي جذبي عمل مي کند.
عملکرد اجزاي اصلي
1- اواپراتور:
در اين محل مبرد ( آب مقطر ) بر روي سطوح لوله هاي اواپراتور از طريق نازلهايي پاشيده شده و تبخير مي گردد، و ابتدا با توجه به اينکه عمل تبخير يک فرآيند گرماگير است گرماي آب چيلد که در داخل لوله هاي اواپراتور جريان دارد را جذب مي کند . در شرايط استاندارد ( پايدار ) فشار در مخزن پايين ( آب سيستم تهويه مطبوع ) که شامل اواپراتور و ابزربر مي باشد حدود 6 mmHgabs مي باشد و مبرد در دماي حدود 3 درجه سانتيگراد تبخير مي گردد. در اين فرآيند که انرژي معادل با 89/2484 کيلو ژول بر کيلوگرم نياز دارد آب چيلد با دماي 12 درجه سانتيگراد وارد اواپراتور شده و تا دماي 7 درجه سانتيگراد خنک مي شود.
2- ابزربر:
محلول واسطه (غلظت متوسط ليتيوم برومايد ) بر روي سطح لوله هاي ابزربر از طريق نازلهاي ويژه اي پاشيده مي شود و بخار مبرد آب مقطر را که در اواپراتور ايجاد گرديده، به طور دائم جذب مي نمايد . در اين صورت ايجاد بخار و افزايش آن باعث افزايش فشار و شکستن وکيوم نخواهد شد. بدين ترتيب محلول غلظت متوسط ليتيوم برومايد ورودي به ابزربر رقيق تر شده و در ته مخزن پائيني جمع مي گردد وتوسط آب سرد برج که در داخل لوله هاي ابزربر جريان دارد به خارج از چيلر منتقل مي گردد.
3- ژنراتور:
در ابزربر يا جاذب محلول رقيق شده توسط پمپ محلول پس از گذشتن از مبدل حرارتي به ژنراتور منتقل مي گردد. اين محلول بر روي سطوح لوله هاي ژنراتور جريان يافته و گرم مي شود ( انرژي حرارتي از طريق بخار و يا آب داغ تامين مي گردد ) در نتيجه بخشي از مبرد تبخير گرديده و از محلول رقيق جدا مي گردد و غلظت محلول رقيق افزايش يافته و به محلول غليظ تبديل مي گردد، حجم بخار توليد شده در ژنراتور بسته به ميزان بار سرمايي مورد نياز کنترل مي گردد.
4- کندانسور:
بخار مبرد توليد شده در ژنراتور از روي سطوح لوله هاي کندانسور ( لوله هايي که آب برج خنک کن پس از عبور از لوله هاي ابزربر وارد آنها مي شود ) عبور کرده و تقطير مي گردد و گرماي ناشي از عمل تقطير که معادل 82/2392 کيلو ژول بر کيلو گرم مي باشد را به آب داخل لوله هاي کندانسور مي دهد و آب مقطر ايجاد شده در داخل سيني واقع در زير کندانسور جمع آوري و به اواپراتور باز مي گردد.