چیلر چیست

چیلر چیست

چیلر در لغت به معنی آب سرد کن می ­باشد که با چیلر دمای یک سیال خنک شونده که عمدتا آب است را به مقدار مورد نظر پایین می­ آورد.آب سرد شده در مصارف صنعتی و تهویه مطبوع مورد استفاده قرار میگیرد.

چیلرها در صنایع جهت خنک کاری ماشین آلات، مواد و محصولات و در تهویه مطبوع جهت خنک کردن هوای عبوری از فن کویل و یا هواساز می­ باشد. چیلرها به دو دسته چیلر تراکمی و جذبی تقسیم میشوند.

در چیلر جذبی انرژی مورد مصرفی به صورت حرارت می­باشد، و در چیلر تراکمی مصرف به صورت انرژی الکتریسته می باشد.

درچیلرهای جذبی جهت ایجاد برودت با استفاده از وکیوم و تبخیر مبرد و جذب آن به وسیله ماده جاذب  و احیا آن به وسیله حرارت برودت ایجاد می­گردد. که برای مطالعه آن می توانید مقاله های انواع چیلر جذبی و طرز کار چیلر جذبی را مطالعه بفرمایید.

چیلر جذبی

چیلر تراکمی چیست

چیلر تراکمی مصرف انرژی جهت ایجاد برودت به صورت الکتریکی می­باشد، که در با توجه به کار کمپرسور این انرژی را مصرف می­کند. در چیلر تراکمی همانند تمام سیکل تبرید دارای ۴ قطعه اصلی کمپرسور کندانسور شیر انبساط و اواپراتور می­باشد و مبرد که شریان حرکت سیکل تبرد می­باشد.

سیکل تبرید

 

 سیکل تبرید تراکمی

در سیکل تبرید ابتدا  کمپرسور گاز مبرد در سیکل حرکت داده و فشار گاز را افزایش داده لذا گاز مبرد در کندانسور در دمایی که در دسترس است شروع به تقطیر و به مایع تبدیل می­شود. و این مایع فشار بالا به شیر انبساط می­رسد. شیر انبساط افت فشار شدید در مسیر مایع ایجاد کرده و لذا در اثر این کاهش فشار باعث کاهش دما نیز می­شود در اثر این کاهش فشار مقداری از مبرد تبخیر شده و مخلوط گاز و مایع مبرد وارد اواپراتور می­ شود و در اواپراتور سیال خنک شونده که معمولا آب است با انتقال گرمای خود به مبرد مایع، باعث تبخیر مایع مبرد در فشار ثابت می­گردد. آب چیلر نیز چون گرمای زیادی از دست داده است جهت تهویه کویل های فن کویل و هواسازها به چرخش در می ­آید. و مبرد تبخیر شده دوباره وارد کمپرسور شده و سیکل تبرید چیلر را طی می­کند.

در چیلر تراکمی اساس ایجاد تبرید، تبخیر در اواپراتور می­باشد. در چیلر متناسب با دمای مورد نیاز که معمولا ۲ درجه سانتی گراد می­باشد، تبخیر مبرد انجام می­گردد و فشار ساکشن چیلر براساس این دما نوع مبرد تعیین می گردد. به عنوان مثال در چیلری که مبرد R-22 کار می­کند فشار متناظر با تبخیر چیلر حدود ۶۵-۷۰ Psi می­باشد.

اجزای چیلر تراکمی

سیستم های برودتی دارای اجزا زیر و درشت بسیار می باشند که در ادامه به معرفی اجزای اصلی آن و بررسی انواع آن پرداخته می شود.

کمپرسور COPERESSOR

کمپرسور چیلر قلب اصلی و اولین جزو از اجزای چیلر تراکمی می­ باشد که وظیفه گردش مبرد در سیکل برعهده آن می ­باشد. کمپرسور  را برحسب نیاز در اندازه­ های مختلفی می­سازند. حجم گازی که در کمپرسور چیلر باید متراکم شود بستگی به میزان جابه­ جایی کمپرسور توان موتور الکتریکی کمپرسور تعیین وابعاد آن مشخص می گردد. وظیفه کمپرسور ایجاد جریان مبرد، اختلاف فشار بین قسمت فشار بالا و فشار پایین را ایجاد می­کند. که در اثر همین اختلاف فشار بین سمت فشار قوی و فشار ضعیف باعث ورود مایع از طریق اکسنشن به اواپراتور چیلر می­ باشد.

کمپرسور چیلر از نظر ساختار به چهار دسته زیر تقسیم می­شوند.

رفت برگشتی Reciprocating

کمپرسور چرخشی Screw

کمپرسور دوار و گریزاز مرکز centrifugal

اسکرال scroll

کمپرسورهای سیلندر پیستونی

اولین گروه از کمپرسورهای چیلر تراکمی می­ باشد که عملکرد آن بسیار شبیه به موتور ماشین است، مبرد با پیستون در داخل سیلندر قرار گرفته است از طریق حرکت رفت و برگشتی  متراکم می­شود که نیرو از سوی موتور از طریق میل­ لنگ به شاتون و پیستون منتقل می­شود یکی از دو قطعه اصلی در این کمپرسور سوپاپ ساکشن و دیسشارژ است که جریان مبرد وارد کمپرسور می­شود وبعد گذر از الکتروموتور که باعث خنک کاری آن نیز می­شود وارد محفظه کارتر می­شود. در حرکت رو به پایین کمپرسور مبرد وارد محفظه پیستون می­شود وقتی فشار داخل سیلندر با فشار محفظه کمپرسور برابر شد سوپاپ بسته ودر این هنگام پیستون به پایین ترین حد کورس خود رسیده بعد با حرکت به سمت بالا گاز مبرد را فشرده و در نهایت با باز شدن سوپاپ دیسشارژ مبرد از کمپرسور خارج شده دو باره این حرکت متناوبا تکرار می­ گردد و سیکل تبرید جریان پیدا می­کند.

مرحله تراکم و مکش کمپرسور رفت و برگشتی

قطعات اصلی کمپرسور رفت و برگشتی

از جمله ویژگی های این کمپرسور حرکت رفت آمدی، تعمیرات آسان، جریان مبرد پالسی که باعث ارتعاش زیاد می­شود. محدوده ظرفیت این کمپرسور حدود از ۱۰-۸۰ اسب بخار می­باشد که معروف ترین نمونه های آن کمپرسور سیلندر پیستونی کریر که با ظرفیت ۴۰ و ۳۰ ، ۲۵ اسب بخار در چیلرهای ظرفیت متوسط استفاده شده است.

چیلر با کمپرسور رفت و برگشتی

کمپرسور اسکرو

این کمپرسورها برای چیلر تراکمی با ظرفیت  ۴۰-۱۲۰۰ تن تبرید مورد استفاده قرار می­گردد بازده آن بالاتر از چیلرهای با کمپرسورهای سیلندر پیستونی می­ باشد دارای دو روتور نر و ماده می­باشد، که با چرخش آنها مبرد متراکم می­گردد

تراکم مبرد در کمپرسور اسکرو

از جمله ویژگی های کمپرسور اسکرو که می­تواند یا انواع مبرد  HCFC و HFC  برای چیلر سازگار است.

با توجه به مهم بودن جهت چرخش روتورها، جهت چرخش را کنترل می­کند همچنین دارای محافظ PTC  جهت دمای روغن و سیم پیچ می­ باشد که صورتی شرایط کارکرد چیلر تراکمی بگونه ای پیش برود که دمای سیم پیچ بالاتر رود باعث از مدار خارج شدن دستگاه برودتی می­ گردد.

مزیت دیگر این کمپرسورها سیستم راه اندازی  این اتوماتیک بی بار در حالت استارت است. این کار نه تنها باعث کاهش تورک راه اندازی می شود همچنین تنش وارده بر قطعات مکانیکی را کاهش می دهد و باعث کاهش بار برق مصرفی نیز می شود.

کنترل ظرفیت

روش کنترل ظرفیت در این کمپرسورها در ارتباط با روغن و حرکت اسلایدر می­باشد که این کنترل به دو حالت مرحله­ ای و پیوسته قابلیت کار دارد.

هیدرولیک کمپرسور چیلر

در شکل بالا شماتیک هیدرولیک  کمپرسور چیلر تراکمی مورد استفاده نشان داده شده است. با حرکت اسلایدر  ، جریان گاز ساکشن کنترل می شود . اگر اسلایدر کاملا به سمت ساکشن حرکت کند(در شکل بالا به سمت چپ برود)، فضای کاری بین پروفایل ها با گاز ساکشن پر می شود. هر چقدر اسلایدر به سمت دیسشارژ حرکت کند، حجم پروفایل کمتر می شود. هرچقدر مبرد کمتری گرفته شود، جریان کاهش می یابد و ظرفیت نیز کاهش خواهد یافت . اسلایدر به وسیله پیستون هیدرولیکی کنترل می شود. اگر شیر CR4 باز باشد، فشار روغن در محفظه روغن  افزایش می یابد و اسلایدر به سمت ساکشن حرکت می کند و ظرفیت برودتی افزایش می یابد . اگر شیرهای CR1,CR2,CR3 باز باشند، فشار بر پیستون هیدرولیک کاهش می یابد به وسیله فشارروغن ، به سمت قسمت دیسچارج حل داده می شود و ظرفیت سرمایی کاهش می یابد.

نسبت تراکم compression ratio (cr)

نسبت فشار مطلق دهش به فشار مطلق مکش کمپرسور چیلر تراکمی است.

درشرایط کارکرد این نسبت تراکم فشار با نسبت حجم متراکم شده  رابطه مستقیم دارد.

حال اگر ساختار داخلی کمپرسور متناسب با نسبت فشار نباشد عملکرد کمپرسور از بازده آیزنتروپیک فاصله خواهد گرفت و دمای کمپرسور و انرژی مصرفی کمپرسور بالاتر می­رود.

از مزیت چیلر تراکمی با کمپرسور اسکرو قابلیت انتخاب این نسبت با توجه به نوع و منطقه دمایی نصب آن است.

پس هرچه نسبت تراکم بالاتر باشد باید کمپرسور با نسبت حجمی بالاتر انتخاب گردد در غیر این صورت بازده چیلر پایین می­ آید. جدول زیر پیشنهاد کمپانی هنبل جهت انتخاب نسبت تراکم کمپرسور چیلر تراکم با توجه به شرایط مختلف کارکردی.

برگفته از کمپانی هنبل جهت انتخاب نسبت تراکم

چیلر تراکمی با کمپرسور اسکرو

کمپرسور اسکرال

این کمپرسورها در چیلر تراکمی با ۶۰ تن تبرید مورد استفاده قرار می­گیرد در حالت دوتای یا سه تایی  تا قدرت­های بالاتر نیز مورد استفاده قرار می­گیرد

این کمپرسور فاقد سوپاپ دهش و مکش است و از دو صفحه چرخشی متحرک و ثابت تشکیل شده وپس از ورود گاز از دو طرف صفحات به سمت مرکز آن هدایت شده و متراکم می­گردد و از وسط صفحه خارج می­گردد.

فرآیند تراکم در کمپرسور اسکرال

از جمله ویژگی این کمپرسورهای چیلر تراکمی حرکت دورانی، ارتعاش نسبتا کم قطعات متحرک کم و داشتن جریان مبرد یکنواخت است.

این کمپرسور دارای بازده بالا و جریان برق کمتر است این کمپرسورها قابل تعمیر نمی­باشد همچنین جهت چرخش در این  کمپرسورها نیز بسیار مهم است.

کمپرسور اسکرال