چیلر سانتریفیوژ ( چیلر گریز از مرکز )
پیش از این در مطلبی با عنوان چیلر و معرفی انواع آن ، عملکرد چیلر تراکمی و انواع چیلر تراکمی شامل چیلر رفت و برگشتی ، چیلر اسکرو ، چیلر اسکرال و چیلر سانتریفیوژ معرفی شدند و همچنین توضیحات مختصری در مورد دو نوع چیلر تراکمی و چیلر جذبی که تفاوت آنها در نوع چرخه سرمایش و عملکرد سیستم ها و تجهیزات می باشد، ارائه گردیده است. در این نوشتار اختصاصا به چیلرهای سانتریفیوژ پرداخته و اجزا و عملکرد آن بررسی می گردد.
انواع چیلر تراکمی
چیلر تراکمی با استفاده از عبور سیال مبرد در داخل سیستم سرمایشی ، حرارت را از محیط جذب می نماید و به فضای بیرون منتقل می کند. همان گونه که از نام چیلرهای تراکمی می توان برشمرد، اساس کار این چیلرها با تراکم سیال توسط کمپرسور است. این تراکم توسط کمپرسور، با ایجاد اختلاف فشار در دو سمت جریان سیال حاصل می شود. سپس حرارت جذب شده به مبرد در مکانی دیگر، از مبرد حذف می گردد. چیلرهای تراکمی براساس نوع کمپرسور مورد استفاده جهت فشرده سازی مبرد به چهار دسته تقسیم می شوند.
- چیلر رفت و برگشتی ( ضربه ای )
- چیلر اسکرو ( مارپیچی )
- چیلر اسکرال
- چیلر سانتریفیوژ ( گریز از مرکز )
چیلر تراکمی را می توان، بر اساس نحوه خنک کردن ماده مبرد به دو نوع چیلر هوا خنک ( کنداسور هوایی ) و چیلر آب خنک ( کنداسور آبی ) تقسیم بندی کرد. در چیلر تراکمی آب خنک ، عمل کندانس به وسیله تجهیزی به نام برج خنک کننده و در چیلر تراکمی هوا خنک ، از کندانسور هوایی برای خنک سازی ماده مبرد استفاده می گردد.
چیلر تراکمی با کمپرسور سانتریفیوژ
چیلر سانتریفیوژ چیست
یکی دیگر از انواع چیلر تراکمی ، چیلرهای سانتریفیوژ است. چیلر سانتریفیوژ بواسطه سیکل تبرید خاصی که دارد و نحوه عملکرد کمپرسورها در مقایسه با سایر چیلرهای تراکمی ضریب عملکرد و راندمان بالاتری دارد. نحوه عملکرد کمپرسور سانتریفیوژ بر اساس نیروی گریز از مرکز می باشد. نیروی گریز از مرکز، از طریق چرخش کمپرسور سانتریفیوژ به گاز مبرد وارد شده و در نتیجه فشار و دمای سیال مبرد افزایش می یابد. کمپرسور چیلر سانتریفیوژ همانند چیلر رفت و برگشتی در دو نوع باز و بسته موجود بوده و نوع بسته آن بسیار پر کاربردتر می باشد.
یکی از مهمترین مزایای این سیستم های تراکمی ، تامین بارهای سرمایشی زیاد با استفاده از یک دستگاه سرمایش در حالت تمام بار (بار کامل) است. در صورت قرار گرفتن در حالت بار جزیی، چیلر های سانتریفیوژ نمی تواند از حداکثر راندمان خود جهت تولید سرمایش استفاده کند. این امر سبب تولید پدیده ای به نام سرج ( surge ) در چیلر گردیده که همراه با سر و صدای بسیار زیاد بوده و در نتیجه در چیلر ایجاد ارتعاش می کند. چیلر سانتریفیوز را بر اساس مراحل فشرده سازی می توان به صورت تک مرحله ای یا چند مرحله ای طبقه بندی کرد.
برش عرضی کمپرسور سانتریفیوژ
طرز کار چیلر سانتریفیوژ
تجهیزات متفاوتی برای ایجاد برودت از ساختمان های بسیار بزرگ وجود دارد که یکی از این تجهیزات، چیلر تراکمی با کمپرسور سانتریفیوژ می باشد. چیلر سانتریفیوژ به وسیله سیکل تبرید ، آب را خنک کرده و حرارت و حرارت حاصل شده را از طریق برج خنک کن دفع می کند.
در مجموع ، کمپرسور سانتریفیوژ از نوع بسته بسیار پرکاربرد می باشد. کمپرسور سانتریفیوژ تجهیزی دینامیکی مشابه با پمپ آب سانتریفیوژ می باشد. دما و فشار مبرد افزایش می یابد. عملکرد کمپرسور سانتریفیوژ به گونه ای است که در ابتدا گاز مبرد متراکم شده و از طریق لوله کشی وارد کندانسور می گردد. مایع پس از عبور از کندانسور، وارد شیر انبساط شده و در شیر انبساط فشار مبرد کاهش خواهد یافت و تمایل زیادی جهت تبدیل شدن به فاز گاز دارد. سپس، مایع به اواپراتور فرستاده می شود. در این مرحله، با گرفتن حرارت محیط اطراف کویل، به شکل گاز درآمده و در نهایت به کمپرسور باز می گردد و این سیکل تبرید تراکمی تکرار می شود. (کندانسور و اواپراتور به فرم کویل های مارپیچی می باشند.)
سیکل تبرید تراکمی چیلر سانتریفیوژ
شماتیک دیاگرام چیلرهای سانتریفیوژ بر اساس سیکل تبرید سیستم های تراکمی نشان داده شده است.
اجزای چیلر سانتریفیوژ
اجزای اصلی چیلر های سانتریفیوژ
اکثر اجزای تشکیل دهنده چیلر سانتریفیوژ مشابه انواع دیگر چیلر های تراکمی می باشد. اجزای اصلی عبارتند از: کمپرسور ، کندانسور ، شیر انبساط ، اواپراتور چیلر ، تابلو برق ، سیستم کنترلی و محفظه آب.
اجزای تشکیل دهنده کمپرسور سانتریفیوژ
کمپرسور چیلر سانتریفیوژ
کمپرسور سانتریفیوژ نسبت به کمپرسور های جابه جایی مثبت ، نظیر کمپرسور رفت و برگشتی ، کمپرسور اسکرو و کمپرسور اسکرال متفاوت می باشد. کمپرسور سانتریفیوژ از نوع توربینی یا آیرودینامیکی است. در کمپرسور سانتریفیوژ ، گاز مبرد از طریق انرژی وارد شده از کمپرسور به حرکت در می آید. کمپرسور سانتریفیوژ متشکل از یک محفظه، شفت و ایمپلر ساخته شده از جنس آلومینیوم می باشد. با چرخش ایمپلر، مبرد از مرکز ایمپلر وارد و در اثر نیروی گریز از مرکز به اطراف پرتاب می گردد.
مهمترین مزایای کمپرسور سانتریفیوژ ، ظرفیت نرخ جریان بالا و بازده مناسب آن می باشد. میزان دقیق سرمایش یک چیلر بستگی به این مشخصه دارد که چه مقدار سیال مبرد بر حسب cfm در داخل کمپرسور در جریان می باشد و میزان جریان در مبرد های مختلف، متفاوت می باشد. یکی از پارامترهای کلیدی طراحی کمپرسور سانتریفیوژ ، سرعت ورودی سیال گازی مبرد در ایمپلر می باشد. در طراحی بهتر است این عدد زیر ا ماخ در نظر گرفته شود. در حالات خاص و بهینه، سرعت ورودی به حدود 0.9 ماخ محدود می گردد. با استفاده از تغییر زاویه ورود مبرد به مرکز ایمپلر با استفاده از فین ها، ظرفیت کمپرسور سانتریفیوژ تغییر می کند.
کیفیت کمپرسور برج خنک کن تاثیر بسیار زیادی بر روی راندمان کمپرسور دارد علاوه بر این نحوه طراحی و ساخت چیلر بخصوص ساخت کندانسور آب خنک و ساخت اواپراتور چیلر و حتی سازه آن نیز در بهبود عملکرد سرمایشی چیلر تاثیر بسزایی می گذارد. همچنین استفاده از متریال های مناسب در ساخت چیلر و اجزای آن نیز در کیفیت نهایی چیلر تعیین کننده است.
کندانسور آب خنک در چیلر تراکمی سانتریفیوژ
انواع کندانسور در چیلر تراکمی سانتریفیوژ
در سیستم های برودتی ، کندانسور پس از کمپرسور و قبل از شیر انبساط حرارتی قرار داده می شود. هدف اصلی از قرار دادن کندانسور در این چرخه، زدودن حرارت از مبردی است که وارد اواپراتور می گردد. کندانسورها ، دو دسته هستند که دسته اول به وسیله جریان هوا خنک می شوند که به کندانسور هوا خنک یا کندانسور هوایی معروف است و دسته دوم که به وسیله آب خنک می شوند که به کندانسور آب خنک یا برج خنک کننده معروف است.
در سیستم کندانسور آب خنک ، آب کندانس مرتبا بین برج خنک کننده و کندانسور چیلرهای سانتریفیوژ به چرخش در می آید. انتقال حرارت بین آب خنک شده در برج خنک کن و مبرد گرم شده خروجی از کمپرسور که به کندانسور وارد می شود انجام می شود. آب کندانس از بالای برج خنک کن وارد شده و گرمای خود را از طریق تبخیر به محیط انتقال داده و به سینی کف برج خنک کن ریخته می شود و نهایتا به کندانسور چیلر باز می گردد. مایع مبرد و آب کندانس نبایستی تحت هیج شرایطی با یکدیگر مخلوط شوند. آب کندانس در داخل لوله و مبرد بر روی دیواره بیرونی کندانسور جریان دارد.
در نواحی که رطوبت نسبی بالایی دارد استفاده برج های خنک کن صحیح نیست؛ چرا که با مرطوب بودن هوا، راندمان برج خنک کن کاهش پیدا می کند و باید از کندانسور هوا خنک یا کندانسور هوایی استفاده شود، بنابراین به عنوان مثال در شهرهای شمالی ایران که رطوبت بالایی دارند استفاده از سیستم برج خنک کننده نامناسب است.
کندانسور هوا خنک در چیلر سانتریفیوژ
طراحی و عملکرد کندانسور چیلر هوا خنک با چیلر آب خنک متفاوت است. هوا در عرض لوله های حامل ماده مبرد در کندانسور هوا خنک جریان پیدا می کند. استفاده از کندانسور های هوا خنک نیز به اندازه برج خنک کننده متداول است. چیلر تراکمی با کندانسور هوا خنک ، چیلر تراکمی هوا خنک نیز نامیده می شود.
نمونه ای از شیر فشار شکن
شیر انبساط حرارتی
شیر انبساط حرارتی ما بین اواپراتور و کندانسور قرار داده می شود. در شیر انبساط حرارتی، با منبسط کردن مبرد، فشار مبرد کاهش و حجم آن افزایش می یابد. به عبارت دیگر، در شیر انبساط حرارتی، مقدار جریان و فشار مبرد از کندانسور به اواپراتور به گونه ای تنظیم می گردد که مبرد مکیده شده توسط کمپرسور، در حالت گازی باقی بماند و به شکل مایع وارد کمپرسور نشود. از طرفی از تبخیر بیش از حد مبرد نیز جلوگیری می کند. زیرا این امر سبب کاهش ظرفیت چیلرهای سانتریفیوژ می گردد. انواع متفاوتی از شیر انبساط وجود دارد که شیر انبساط حرارتی، شیر انبساط الکتریکی و شیر انبساط روزنه ثابت پر کاربردتر می باشد.
نمونه ای از اواپراتور چیلر سانتریفیوژ
کاربرد اواپراتور در چیلرهای سانتریفیوژ
محل قرار گیری اواپراتور، بین شیر انبساط و کمپرسور بوده و هدف از جایگذاری اواپراتور در سیستم، دریافت حرارت سیال حامل انرژی در سیستم و انتقال این حرارت به مبرد می باشد. به عبارت دیگر، ماده مبرد در حین عبور از درون لوله ها، توسط جذب حرارت آب اطراف لوله ها تبخیر می شود. سپس، ماده مبرد به کندانسور انتقال یافته و در آنجا حرارت موجود در مبرد، حذف می گردد. به طور همزمان آبی که حرارت خود را از دست داده است، به شدت سرد می شود. آب سرد شده جهت مصارف مورد نیاز دیگر پمپاژ می شود. اواپراتور مورد استفاده در چیلر سانتریفیوژ از نوع پوسته و لوله می باشد.
نمونه ای از تابلو برق چیلر تراکمی سانتریفیوژ
تابلو برق چیلر تراکمی سانتریفیوژ
تابلو برق می تواند، به طور مستقیم بر روی چیلرهای سانتریفیوژ نصب شود، و یا به صورت جداگانه بر روی دیوار اتاق سیستم توسط کابل برق نصب و راه اندازی گردد. هدف از نصب و جایگذاری تابلو برق، کنترل جریان برق در چیلرهای سانتریفیوژ می باشد. تابلو برق شامل، استارتر، قطع کننده مدار، کنترل کننده سرعت و تجهیزات نمایش برق می باشد.
تابلو کنترل چیلر سانتریفیوژ
سیستم کنترل چیلرهای سانتریفیوژ
در برخی از چیلر های تراکمی ، از تابلو کنترل برای کنترل عملکرد اجزای مختلف چیلر استفاده می شود. سیستم کنترل چیلر سانتریفیوژ ، با دریافت اطلاعات از بخش های مختلف چیلر و تطبیق عملکرد آنها با تنظیمات داده شده از طرف اپراتور، خروجی چیلر را کنترل و تنظیم می نماید. در صورت بروز مشکلات در عملکرد هر یک از اجزا، تابلو کنترل چیلر به اپراتور هشدار لازم را منتقل نموده، تا از بوجود آمدن خسارات جبران ناپذیر به سیستم جلوگیری شود.
مزایای چیلر سانتریفیوژ و معایب چیلر سانتریفیوژ
مهمترین مزایای چیلر تراکمی سانتریفیوژ شامل:
- راندمان چیلر اسکرال ، در حالت بار کامل بالا است.
- ابعاد چیلر سانتریفیوز بسیار کوچک می باشد و بنابراین فضای کمی را اشغال می کند.
- عمل فشرده سازی در چیلر سانتریفیوژ می تواند در چندین مرحله انجام پذیرد.
- چیلر سانتریفیوژ با کندانسور آبی راندمان بالاتری دارد.
از معایب چیلر سانتریفوژ می توان گفت که در حالتی که بار جزیی بر روی کمپرسور باشد دستگاه نمی تواند با راندمان بالایی کار کند و پدیده ای به نام سرج ( surge ) در چیلر پدید می آید که همراه با سر و صدای زیاد و ارتعاش می باشد. همچنین تعمیر چیلر نیز بسیار تخصصی تر از تراکمی می باشد.
برداشت و ترجمه ازJohnsoncontrols , carrier
تحریریه کلینیک ساختمان بیلدینگ پلاس
“برداشت از مطالب با ذکر منبع و لینک سایت بیلدینگ پلاس کاری حرفه ای و اخلاقی است”
نظرات کاربران