اکونومایزر در چیلرهای تراکمی

اکونومایزر یک مبدل حرارتی است که بیشتر در طراحی بویلرها کاربرد دارد. امّا امروزه از این دستگاه در چیلر ها نیز استفاده می شود. استفاده از Economizer به این خاطر صورت می گیرد که ظرفیت سرمایشی سیستم را بالاتر برده، کارایی آن را افزایش دهد. این مبدل های حرارتی در کل باعث ایجاد سابکولینگ (Sub cooling) شده، با ساز و کاری مشخص مایع مبرد را پس از عبور از کندانسور به مایع فوق سرد تبدیل می کند. این عمل به دو دلیل باعث خنک ساز بیشتر چیلر می شود. در مرحلۀ نخست استفاده از آن باعث افزایش ظرفیت سرمایشی سیستم می گردد. و در مرحلۀ دوم، کنترل کاربر را روی شیر انبساط بیشتر می نماید. در ادامه به معرفی سیستم اکونومایزر در چیلر خواهیم پرداخت و با انواع اکونومایزر قابل استفاده در چیلر آشنا خواهیم شد

 

بهبود نمودار امروزه به دلیل پیدا کردن راه های کاهش مصرف انرژی و در نتیجه ضریب عملکرد (coefficient of performance) یا cop افزایش یافته و امکانپذیر است. با جایگزینی کمپرسورهای  اسکرو به جای کمپرسورهای سیلندر پیستونی، امکان استفاده از تکنولوژی و امکان سرد کردن خط مایع چیلر فراهم شد.این تکنولوژی را می توان از دو طریق انجام داد:

1.  اکونومایزر تانک فلش Flash Tank Economizer
2.  اکومونومایزر انبساط مستقیم DX(Direct Expansion) Economizer

 

به چه دلیل خنک کردن خط مایع مهم است؟

یک سیکل پایه ای چیلر تراکمی را در تصویر بالا می بینید که در روی گراف مولیر نشان داده شده است. خط مایع گرم، در گراف نشان داده شده است. بنابراین سرد کردن مبرد در ورودی اواپراتور باعث بهبود راندمان مدار برودتی با افزایش راندمان اواپراتور و در نتیجه بهبود(cop) می شود. سابکول کردن فاز مایع (مایع گرم) را از طریق دیگر نیز می توان بدست آورد که روشهای معمول آن:

خنک کنندگی اضافی توسط عامل خارجی مانند هوا و بوسیله افزایش سطح مقطع کندانسور و یا خنک کنندگی اضافی از طریق مبرد بدست می آید که از گاز ساکشن خنک و از طریق یک مبدل حرارتی، تبادل بین گاز ساکشن خنک و خط مایع گرم انجام می شود و cop افزایش می یابد.

 

اکونومایزر گاز فلش

در روش اکونومایزر گاز فلش، یک مخزن اکونومایزر فلش(حالت گازی) به خروجی کندانسور اضافه میشود. مبرد وارد شده به مخزن اکونومایزر به حالت مخلوط مایع و بخار است. بخار با منبسط شدن در مخزن تولید برودت می کند و تبخیر جزئی مبرد در مخزن باعث سرد شدن مایع مبرد می شود.

فاز گازی به اتصال اکونومایزر در کمپرسور اسکرو و به قسمت فشار میانی کمپرسور فرستاده می شود که در شکل بالا نشان داده شده است.

 

در این روش یک اکونومایزر انبساط مستقیم (DX) به سیکل تبرید اضافه می شود. مقداری از مایع مبرد توسط اکسپنشن اکونومایزر در مبدل حرارتی اکونومایزر منبسط می شود. مایع مبردی که توسط اکسپنشن اکونومایزر به درون مبدل پاشیده شده بود، پس از تبدیل به فاز گازی و خروج از مبدل به اتصال اکونومایزر  کمپرسور اسکرو فرستاده می شود که دارای فشار میانی است.

تعیین راندمان

راندمان را می توان به کمک نرم افزارهای ارئه شده توسط سازندگان کمپرپرسور محاسبه کرد که محاسبات آنها بر اساس ترمودینامیک گراف مولیر است که در عکس زیر نمونه ای از آن را می بینید. با استفاده از نرم افزار می توان راندمان را در شرایط مختلف بررسی کرد و بهبود راندمان را برای اکونومایزر و هر مبردی محاسبه کرد که این محاسبات را می توان با استفاده از دمای کندانس و تبخیر اواپراتور محاسبه کرد. برای مثال منحنی نشان داده شده در شکل زیر نشان دهنده اضافه کردن اکونومایزر در چیلرهای تراکمی با استفاده از مبرد R134a است که باعث 7% کاهش مصرف انرژی می شود.

پروسه با اضافه کردن اکونومایزر تانک گاز فلش

این پروسه باعث بهبود راندمان مدار تبرید بوسیله ترکیب یک سیستم خنک کننده میانی می شود که هم مایع مبرد گرم خط مایع و گاز داغ خروجی کمپرسور توسط گاز خنک برگشتی از اکومونایزر به کمپرسور اسکرو خنک می شوند که در شکل قبل ترکیب در سوپرهیتر با خنک کنننده فلش نشان داده شده است.

پروسه با اضافه کردن اکونومایزر انبساط مستقیم (DX)

این پروسه بوسیله خنک کردن خط مایع و گاز داغ دیسپارج و با ترکیب با گاز داغ کمپرس شده، راندمان را بهبود می بخشد.

جمع بندی

یکی از تجهیزات جانبی است که می توان آن را روی چیلرها سوار کرد و میزان عملکرد را بهبود بخشید. کاری که اکونومایزر انجام می دهد در حقیقت افزایش میزان ساب کولینگ در چیلر است که دو نتیجۀ مهم را در بر دارد. در مرحلۀ اول استفاده از Economizer باعث می شود میزان ظرفیت سرمایشی چیلر افزایش یابد. این عمل همچنین باعث می شود کنترل شیر انبساط چیلر بهتر صورت بگیرد. به شکلی که تا حد زیادی از عدم اتفاق افتادن فلشینگ پس از شیر انبساط اطمینان حاصل می شود. این دستگاه ها به صورت های متفاوتی طراحی می شود. استفاده از فلش تانک یا مبدل حرارتی دو نوع متداول تر استفاده از اکونومایزر در چیلر هاست. همچنین می توان در چیلرها به طور همزمان از فلش تانک و مبدل حرارتی استفاده کرد. این کار میزان عملکرد دستگاه را بیشتر می کند؛ اما فقط در چیلرهای بزرگ و صنعتی قابل استفاده است