تبلیغات
مطلب نوین - چیلر Chiller
نویسنده :عباس
تاریخ:سه شنبه 15 آبان 1386-03:11 ق.ظ
نوع مطلب : شیمی 
چیلر Chiller

چیلر

چیلر یکی از دستگاههای مهم در صنعت نفت گاز و پتروشیمی میباشد.

بنده این متن را جهت استفاده دانشجویان و دیگر افرادی که علاقه مندند در مورد این دستگاه اطلاعاتی کسب کنند آپ میکنم.

امیدوارم نظر شما را جلب نماید.

جهت اطلاعات تکمیلی میتوانید با خود بنده تماس بگیرید.

مواد سرمازا

مواد سرمازا باید دارای خصوصیات زیر باشند:

1.      گرمای نهان تبخیر بالا و یا خاصیت تولید بیشترین سرما در واحد حجم كمپرس شده را داشته باشد.

2.      قابل انفجار نباشد .

3.      در صورت نشت به سهولت قابل تشخیص باشد .

4.      قادر به عمل كردن در فشار كم باشد. (نقطه جوش پایین)

5.      از انواع گازهای پایدار باشد.

6.       جا به جایی نسبی آن برای ایجاد مقدار معینی برودت كم باشد.

7.      دارای فشار تقطیر قابل قبولی باشند.

8.      سمی نباشند و تنفس كردن آنها بی‌ضرر باشند.

9.      خاصیت خورندگی نداشته باشند.

10.  پایدار باشند.

11.  قابل اشتعال نباشند.

12.  بر روی روغن بی‌اثر باشند.

13.  ارزان و فراوان باشند.

14.  محل نشت آنها به راحتی مشخص باشد.

15.  اختلاف فشار بین تبخیر و تقطیر كم باشد.

16.  نقطه انجماد پایین نسبت به دمای اواپراتور داشته باشند.

17.  فشار اواپراتور قابل قبول و مناسب داشته باشد.

مواد سرمازا را به سه گروه بشرح زیر تقسیم میكنند :

گروه 1- شامل بی‌خطرترین مواد مانند فریون 11 ، فریون 12، آمونیاک و .... میباشند .

گروه 2- مواد سمی و كمی قابل اشتعال

گروه 3- مواد قابل اشتعال شامل اتان ، پروپان و بوتان.

مواد مبرد مخلوط

این مواد از مخلوط كردن دو یا چند ماده سرمازا بدست می‌آید و خاصیت یك ماده مبرد را بوجود می‌آورد بعضی از این مواد بشرح زیر می‌باشد.

سیالات كریوژینك

دامنه حرارتی بین 250- درجه فارنهایت تا صفر مطلق (460- درجه فارانهایت) را دامنه كریوژینك می‌نامند. حصول به این دامنه حرارتی با تبخیر مواد كریوژنیكی كه دارای نقطه جوش پایین هستند به سادگی امكانپذیر است.

اصول كار دستگاههای تراكمی تبرید

 

تمام سیستمهای تبرید تراكمی كه جهت ایجاد سرما بكار گرفته می‌شوند از چهار قسمت اصلی تشكیل شده‌اند. این چهار قسمت عبارت است از كمپرسور- كندانسور- وسیله انبساطی (شیر انبساط یا لوله موئین) و  اواپراتور.

عملی كه در این چهار قسمت انجام می‌شود بدین قرار است. كمپرسور وسیله‌ای می‌باشد كه فشار گاز را در سیستم بالا می‌برد و این اختلاف فشار بین ورود و خروج گاز كمپرسور باعث حركت گاز مبرد در داخل سیستم می‌شود. كندانسور وسیله‌ای می‌باشد كه گاز خروجی از كمپرسور كه دارای دما و فشار بالا می‌باشد به مایع تبدیل می‌كند و دمای آنرا كاهش می‌دهد و وسیله انبساطی بدین صورت عمل می‌كند كه مایع مبرد خروجی از كندانسور را بصورت پودر تبدیل می‌كند و علت امر شكستن یكمرتبه‌ای فشار همراه انبساط سریع گاز می‌باشد، اواپراتور وسیله‌ای است كه پودر حاصل از وسیله انبساطی را بصورت تبخیر كامل و در نتیجه گاز تبدیل می‌كند.

یك سیكل بسته كامل تبرید مثلاً چیلر از دو مدار كم فشار و فشار بالا تشكیل شده است.

 

1-    مدار كم فشار LOW PRESSOR SIDE

این قسمت شامل مسیر شیر انبساط- اواپراتور- لوله‌مكش تا سر كمپرسور می‌باشد.

باید دانست فشار از شیر انبساط تا كمپرسور ثابت می‌باشد و باصطلاح فشار مكش یا ساكشن نامیده می‌شود. چون اواپراتور مهمترین قسمت مدار ساكشن می‌باشد. بیشتر اواپراتور را فشار پایین می‌پندارند.

 

2-   مدار با فشار بالا HIGH PRESSOR LINE

مدار با فشار زیاد شامل لوله رانش یا خروجی كمپرسور- كندانسور- مخزن ذخیره مایع- لوله خروجی كندانسور تا قبل از شیر انبساط می‌باشد.

باید یادآوری كنیم كه برای نشان دادن مقدار فشار ضعیف معمولاً گیج فشار سنج را روی لوله رانش قبل از كمپرسور و برای نشان دادن مقدار فشار قوی گیج فشار سنج را روی لوله مكش بلافاصله بعد از كمپرسور قرار می‌دهند.

 

 

 

 

 

شرح و ساختمان قسمتهای مختلف سیستم تبرید

1- كمپرسورها

بطوری كه گفته شد مهمترین قسمت یك سیستم تبرید كمپرسورهای آن می‌باشد و عمل آن ایجاد اختلاف فشار و در نتیجه حركت ماده مبرد در سیستم می‌باشد. كمپرسور در قسمت مكش یعنی مدار خروجی گاز از اواپراتور تولید فشار پایین و در قسمت رانش یا خروجی گاز تا تغذیه مایع به اواپراتور تولید فشار بالا می‌كند.

2- كندانسورها

كندانسور یكی از چهار قسمت مهم دستگاههای تبرید می‌باشد كه گاز داغ خروجی از كمپرسور وارد آن می‌شود و بعلت از دست دادن گرمای خود به مایع تبدیل می‌شود. این گرما را می‌توان به آب درون لوله و یا هوای جریان یافته در اطراف لوله حامل ماده مبرد پس بدهد.

كندانسورها به سه نوع تقسیم می‌شوند.

الف) كندانسور هوایی. ب) كندانسور آبی. ث) كندانسور تبخیری.

3-شیر انبساط Expansion- Valve

قسمت سوم سیستم تبرید بعد از كندانسور، شیر انبساط می‌باشد كه عمل قرار گرفتن این شیر قبل از اواپراتور می‌باشد. كار شیر انبساط در حقیقت كنترل ماده سرمازا می‌باشد. و این وسیله فشار زیاد مایع خروجی از كندانسور را تقلیل داده و مناسب عملكرد اواپراتور می‌سازد.

شیرهای انبساط بر اساس یكی از فاكتورهای فشار- حرارت- سطح مایع مبرد- مقطع جریان گاز- عمل تنظیم و كنترل مایع مبرد را بعهده می‌گیرد و به انواع زیر تقسیم می‌شوند.

1-    لوله‌های موئین

2-    شناور سمت فشار كم

3-    شناور سمت فشار زیاد

4-    شیر انبساط حرارتی

5-    سوپاپ انبساط خودكار

لوله‌های موئین

یكی از روش‌های كنترل مایع سرمازا لوله موئین می‌باشد. لوله موئین از لوله‌های مسی بدون درز با قطر كوچك ساخته می‌شود و بصورت كلاف یا حلقه‌ای در می‌آورند برای انتخاب لوله‌های موئین چهار عامل طول لوله و قطر داخلی درجه حرارت لوله و دوری و نزدیكی كلاف را در نظر می‌گیرند و برای گازهای مختلف  جداولی به همین منظور تهیه گردیده است.

شیر انبساط حرارتی

این نوع شیر انبساط كه بیشتر در دستگاههای چیلر و تهویه مطبوع و سردخانه‌ها از آن استفاده می‌كنند عمل كنترل بوسیله انبساط و انقباض سیال درون بالب (حباب حساس) صورت می‌گیرد.

4- اواپراتورها (Evaporators)

چهارمین قسمت اصلی یك سیستم تبرید اواپراتور می‌باشد. نتیجه و عملكرد یك دستگاه تبرید از اواپراتور گرفته می‌شود یعنی گاز مبرد كه از كمپرسور و كندانسور گذشته به صورت پودر مایع وارد اواپراتور می‌شود و شروع به تبخیر می‌شود. در نتیجه گرمای محیط اطراف خود را جذب كرده و اطراف خود را سرد می‌كند.

اواپراتورها، كلاً از نظر تبخیر به دو دسته تقسیم می‌كنند.

1-    اواپراتورهای انبساط مستقیم.

2-   اواپراتورهای انبساط غیر مستقیم.

در طریقة اول اواپراتور مستقیماً در داخل محفظه و موادیست كه باید سرد شوند مثل فریزرها و یخچال‌های خانگی و پكیج و كولرهای گازی.

در طریقه دوم از یك سیال واسطه استفاده می‌شود. بدین صورت كه در اثر تماس سیال با اواپراتور سیال خنك می‌شود و این سرما را با خود به محلی كه باید سرد شود منتقل می‌سازد. از این نوع اواپراتور بیشتر در چیلر استفاده می‌شود.

لوله‌های حامل مواد سرمازا

این لوله‌ها قسمتهای مختلف یك دستگاه تبرید را به یكدیگر مربوط می‌سازند و باید سایز و نوع آنها به بهترین وجه انتخاب شود تا انتظار كار خوب از یك سیستم سرمازا داشت. لوله‌هایی كه برای این منظور انتخاب می‌شوند باید جدار داخلی آنها صاف و صیقلی باشد تا افت فشار كمتری داشته باشد. زیرا چنانچه افت زیادی داشته باشد مقداری از توان كمپرسور را از بین میبرند.

مدارهای لوله كشی سیستم تبرید به سه بخش تقسیم می‌شود كه عبارتند از:

1-    لوله‌های مداری فشار

2-    لوله‌های مدار مایع

3-    لوله‌های مدار مكش

الف) لوله‌های مدار فشاری- این قسمت از مدار شامل لوله خروجی كمپرسور تا كندانسور می‌باشد و باید در سایز و نوع این لوله دقت كافی شود زیرا زیاد شدن فشار در این لوله باعث از بین رفتن قدرت كمپرسور و همچنین كم شدن ظرفیت كندانسور می‌شود.

ب) لوله‌ مدار مایع- این لوله از مخزن مایع كندانسور تا شیر انبساط ادامه دارد. چنانچه در انتخاب این لوله دقت نشود افت فشار زیادتر از حد نرمال باعث كاهش ظرفیت شیر انبساط می‌شود. در نتیجه سیستم با اشكالات و یخ زدگی مواجه می‌شود.

ث) لوله مدار مكش- این لوله از انتهای اواپراتور تا سر كمپرسور ادامه دارد و معمولاً سایز این لوله در یك دستگاه سرمازا از سایز لوله رانش (دیسچارج Discharge) بزرگتر است و آن بدین علت است كه در این لوله گاز با فشار پایین حركت دارد. لوله مدار مكش را به نام لوله ساكشن( suction) یا مدار فشار پایین نیز می‌نامند.

 

چیلر (chiller)

چیلر از كلمه لاتین Chill به معنای سرما گرفته شده است. كار اصلی چیلر ایجاد برودت جهت سرد كردن آب جاری درون اواپراتور می‌باشد كه این آب را می‌توان به مصارف گوناگون مثل فن كویل‌ها- هواسازها- داكت فن كویل- و كارخانجات شیمیایی و صنعتی رساند.

چیلرها از لحاظ ساخت به چند نوع تقسیم می‌شوند كه عبارتند از چیلرهای كمپرسوری (تراکمی)- چیلرهای جذبی- چیلرهای سانتریفوژ.

چیلر های کمپرسوری (تراکمی)

چیلر كمپرسوری هم مانند تمام سیستم‌های تبرید تراكمی از چهار قسمت اصلی یعنی كمپرسور- كندانسور- شیر انبساط- اواپراتور تشكیل یافته كه برای دقت عمل و ایمنی این چهار قسمت كنترل‌های مختلفی به مدار آن اضافه كرده‌اند.

چیلر بر دو نوع می‌باشد. چیلر آبی، چیلر هوایی.

چیلرهای آبی دارای كندانسور آبی می‌باشد و چیلرهای هوایی دارای كندانسور هوایی اجباری می‌باشد. در چیلرها ایجاد سرما بر اساس تبخیر (بخار) شدن مایع مبرد درون اواپراتور صورت میگیرد و سیكل چرخش گاز بدین صورت است كه گاز در اثر مكش پیستون وارد سیلندر كمپرسور شده و متراكم می‌شود. در نتیجه دما و فشار آن بالا می‌رود و سپس وارد كندانسور می‌شود و گرمای خود را به آب درون كندانسور یا هوای جاری روی كویل كندانسور پس می‌دهد و بصورت مایع تبدیل می‌شود و این مایع چون دارای حركت می‌باشد ( بر اثر اختلاف فشار دو قسمت فشار بالا و پایین) بسوی شیر انبساط حركت كرده و در آنجا فشارش ناگهانی افت كرده و بصورت پودر در می‌آید. این پودر در حین حركت درون اواپراتور حرارت اطراف خود را جذب كرده و بصورت بخار تبدیل می‌شود و دوباره بطرف كمپرسور حركت كرده و سیكل ادامه پیدا می‌كند.

تجهیزات اضافی چیلر

تجهیزات اضافی كه معمولاً در روی چیلر نصب می‌شود شرح زیر می‌باشد.

روی لوله مایع از كندانسور بترتیب سرویس ولو (شیر سرویس)، چارچینگ ولو (شیر تغذیه گاز به سیستم)، فیلتر درایر (فیلتر- خشك كن)، سلونوئید ولو- سایت گلاس، شیر انبساط نصب می‌شود.

در روی اواپراتور آنتی فریز و ترموستات نصب می‌شود: و روی كمپرسور در قسمت ورودی یا مكش و خروجی كاز یا دیسچارج دو عدد گیچ (gage) فشار سنج نصب می‌شود. همچنین دو عدد گیج فشار سنج بر روی پمپ روغن كه یكی در قسمت فشار ضعیف و دیگری در قسمت فشار بالای پمپ وصل می‌شود. كار این گیج‌ها نشان دادن مقدار فشار می‌باشد.

یك كنترل فشار بالا و پایین بنام‌های  High & Low- Pressure به قسمتهای فشار بالا یعنی رانش و پایین یا مكش نصب گردیده است. و چنانچه فشار از حد تنظیم شده زیادتر یا كمتر گردد برق چیلر قطع می‌شود.

یك كنترل فشار روغن بنام اویل پرشر Oil- Pressure كه اختلاف فشار بالا و پایین روغن را در حد تنظیم شده نگه می‌دارد و چنانچه از این حد اضافه گردد چیلر خاموش می‌شود.

و دیگری هیتر روغن می‌باشد كه قبل از روشن كردن چیلر روغن را گرم و آماده كار می‌كند و در زمان روشن بودن چیلر هیتر از مدار خارج می‌وشد.

البته خود كمپرسور دارای وسایل ایمنی مثل OVER- LOAD فیلتر و Check Valveو شیرهای ورودی و خروجی می‌باشد.

روی كندانسور شیر اطمینان می‌باشد كه بالای فشار نرمال گاز را تخلیه می‌كند.

كنترل‌های بعدی مربوط به برق سیستم می‌باشد كه شامل بی‌متال- كنتاكتور- رله- تایمر- فیوز- كلیدهای استپ استارت- سیگنال‌های اخطار .

سرویس ولو

سرویس ولو یا شیر سرویس بعد از كندانسور و در ابتداری لوله مایع قرار دارد و زمانیكه احتیاج به بستن مدار مایع برای منظورهای مختلف مثل تعمیر و سرویس كردن فیلتر درایر یا شیر مغناطیسی و یا جمع كردن مایع مبرد در كندانسور و یا علتهای دیگری باشد. می‌توان با بستن این شیر حركت مایع مبرد را متوقف كرد و قطعه مورد نظر را تعمیر و یا تعویض كرد.

چارجینگ ولو

 این شیر جهت تغذیه و شارژ مبرد به داخل سیستم چیلر استفاده می‌شود و بدنه آن از جنس برنج چكش کاری شده است. دسته سوپاپ آن بصورت چهار گوش و آچار خور تهیه گردیده است.

فیلتر درایر FILTER- DRYER

فیلتر درایر از دو قسمت فیلتر و درایر به معنی خشك كن تشكیل شده است. در زمان ساخت چیلر و یا راه‌اندازی ابتدایی و یا بعداً ممكن است مقداری پلیسه و یا براده و یا كثافت در داخل سیستم وجود داشته باشد كه این ضایعات بوسیله فیلتر متوقف می‌شود و اجازه پیدا نمی‌كنند كه در داخل سیستم گردش كنند و احیاناً به كمپرسور و یا قطعات دیگر چیلر خسارت وارد كنند.

درایر یا خشك كننده قسمت دیگر فیلتر درایر می‌باشد كه ماده جذب رطوبتی می‌باشد كه در مسیر گاز مبرد قرار داده می‌شود تا رطوبت موجود در مبرد را جذب كند و بیشتر در چیلرهای كه با ماده مبرد فریون 22 كار می‌كنند مورد استفاده قرار می‌گیرند.

عدم رطوبت در دستگاه چیلر حائز اهمیت می‌باشد. زیرا چنانچه رطوبت در سیستم وجود داشته باشد. در فشارهای پایین تقطیر گشته و بصورت مایع در می‌آید و همراه با گاز وارد كمپرسور می‌شود و این امر باعث شكستن سوپاپ‌ها و از بین رفتن سیلندر و پیستون و از آب بندی انداختن كمپرسور می‌شود. علاوه بر این باعث زنگ زدگی قطعات و همچنین باعث یخ زدگی در شیر انبساط و مسدود شدن مسیر جریان گاز می‌شود.

 

 

سلونوئید ولو

 در مدار چیلر سلونوئید ولو یا شیر مغناطیسی سر راه مایع مبرد قبل از اواپراتور كار می‌گذارند. این شیر توسط برق مسیر مایع مبرد را باز و بسته می‌كند. زمانیكه برق چیلر قطع شود شیر بسته می‌شود و جریان مایع مبرد متوقف می‌گردد. همچنین در موقع خاموش كردن چیلر در وهله اول برق سلونوئید ولو قطع می‌شود و عمل پمپ دان كردن خود به خود انجام می‌شود.

سایت گلاس

جهت تشخیص مقدار ماده مبرد دستگاه از یك شیشه رؤیت كه در مسیر مبرد نصب می‌شود استفاده می‌كنند. چنانچه مقدار ماده مبرد كم باشد در مایع حبابهایی دیده می‌شود كه با اضافه كردن گاز به سیستم این حبابها از بین می‌رود. بعضی از سایت گلاس‌ها مجهز به رطوبت سنج می‌باشد كه رطوبت درون سیستم را با تغییر رنگ دادن نشان می‌دهد. جنس سایت گلاس‌ها اغلب از برنج می‌باشد .

كنترل‌های كمپرسور

تجهیزات دیگری در مدارهای چیلر جهت كنترل فشار رانش و مكش و روغن در نظر می‌گیرند كه مهمترین آنها بشرح زیر می‌باشد.

 

كنترل فشار روغن:

این كنترل جهت ایمنی موتور از لحاظ روغنكاری مورد استفاده قرار می‌گیرد و چنانچه فشار روغن در حد خطرناكی پایین بیاید. بطور اتوماتیك مدار برق كمپرسور قطع می‌شود. بعضی از كنترل‌های روغن قابل تنظیم و بعضی دیگر فقط برای فشار معینی طراحی گردیده‌اند.

كنترل فشار رانش و مكش كمپرسور HIGH & LOW PRESSURE

این كنترل جهت قطع كردن برق موتور كمپرسور در فشارهای بالاتر از حد نرمال و فشارهای پایین‌تر از حد نرمال بكار می‌رود. تابلو برق چیلر چنان طراحی می‌شود كه فاز بوبین كنتاكتور از مسیر این كنترل می‌گذرد و با وصل و یا قطع بودن كنترل نامبرده برق بوبین كنتاكتور ور در نتیجه برق چیلر وصل و یا قطع می‌شود.

ترموستات

جهت كنترل درجه حرارت آب ورودی اواپراتور از كنترل كننده بنام ت