منبع: مجله صنعت تاسیسات شماره 48
ماخذ: نشریات شرکت Trane
لیتیم برماید از لحاظ شیمیایی به عنوان یک نمک شناخته می شود و در حالت جامد خود دارای ساختار کریستالی بوده و مانند بسیاری از نمک ها در آب حل می شود. درمورد لیتم برماید به مانند تمامی محلول های نمکی دمای اشباعی برای هر غلظت خاص وجود دارد که در زیر آن نمک به صورت جامد از محلول جدا می گردد. این پدیده کریستالیزیسیون و یا کریستاله شدن نام دارد.
دمای اشباع برای غلظت های مختلف محلول به صورت خط کریستاله شدن در نمودار تعالی ترسیم می گردد. به عنوان مثال محلول لیتیم برماید با غلظت 65% در دما های بالای 123 درجه فارنهایت هیچگونه نمک نامحلولی نخواهد داشت. از سوی دیگر همین محلول در دماهای پایین تر از 123 درجه فارنهایت به حالت اشباع وارد شده و در واقع محلول نمکی بیش از حد تحمل دمایی خود خواهد داشت و در نتیجه نمک از محلول خارج شده و به شکل بلوری ظاهر خواهد شد.
اگر نمودار تعاادلی سیکل سرمایش جذبی تک اثره بخار را ترسیم نماییم واضح خواهد بود که بالاترین احتمال کریستاله شدن در محل با غلظت 65%(D) را در نظر بگیریم می توان دید که در چنین شرایطی ضمن عبور از مبدل حرارتی تا دمای 135F یا 57/2 سرد می شود. همانطور که قبلاً اشاره شد، دمای اشباع محلول %۶۵ لیتیم برماید معادل ۱۲۳F است بنابرین خطر کریستاله شدن وجود نخواهد داشت. اما حال تصور کنید که غلظت محلول
%۶۶ بوده و تا دمای ۱۳۵F یا C ۵۷/۲ سرد شده باشد. دمای اشباع برای چنین غلظتی معادل ۱۴۳F یا ۶۱/۷C می باشد؛ در نتیجه شاهد تبلور یافتن نمک درون مبدل حرارتی خواهیم بود. اگر چنین وضعیتی برای مدت نسبتاً طولانی ادامه پیدا کند کلیه لوله های درون مبدل از نمک پر شده و عملکرد چیلر متوقف خواهد شد. اگر یک چیلر جذبی دچار کریستالیزاسیون شود، عملکرد عادی آن تنها بعد از این که دمای محلول به بالای دمای اشباع افزایش داده شود از سر گرفته خواهد شد(اگر نیاز به شستشوی شیمیایی و اسید شویی نداشته باشد)کریستالهای نمک در این دما به محلول بازگشته و چیلر مجدداً به کار ادامه خواهد داد.
البته وضعیت در چیلرهای جذبی مدرن متفاوت است. این چیلرها با بهره گیری از شیوه های پیشرفته میکروالکترونیک دارای قابلیت پایش و کنترل غلظت و دمای محلول بوده و اجازه نزدیک شدن به مرز کریستاله شدن را به محلول نمی دهند. این چیلرها قادرند بدون خطر کریستاله شدن در محدوده گسترده ای از شرایط کارکردی عمل نمایند. علاوه بر این کنترلها و مدارات ایمنی مختلفی در چیلرهای جدید برای رفع خطر کریستاله شدن و حتی زدودن کریستال ها پیش بینی می شود. بنابراین به جرات می توان گفت که کریستاله شدن دیگر خطری بزرگ برای چیلر های جدید محسوب نمی شود.
کریستاله شدن تنها زمانی روی می دهد که تناسب میان دمای اشباع و غلظت محلول در
مبدل حرارتی بهم بخورد. این وضعیت معمولاً به سه دلیل پیش می آید :
- نشت هوا و یا گازهای غیر قابل تراکم به درون چیلر
- سرد بودن بیش از حد آب خنک کننده و یا نوسان بیش از حد دمای آن؛
- قطع برق
نشت هوا و یا گازهای غیر قابل تراکم به درون چیلرهای جذبی موجب میشود تا فشار
و دمای اواپراتور افزایش یافته، ظرفیت چیلر کاهش یابد ورودی گرمایی ژنراتور بالا رفته و کریستالیزاسیون روی دهد به خصوص در شرایط بار جزئی این مسئله شاید مهمترین و رایج ترین عامل بروز شرایط کریستالیزاسیون در چیلرهای جذبی باشد. می دانیم که فشار درون چیلرهای جذبی بسیار کمتر از فشار جو است بنابراین طبیعی است که هوای بیرون بخواهد از هر مسیر ممکن به درون چیلر راه یابد. همانطور که قبلا نیز اشاره شد فشار و دمای درون اوپراتور بر اساس غلظت و دمای محلول در ابزربر تعیین می شود. اما اگر هوا به درون چیلر نشت کند فشار اوپراتور افزایش یافته و موجب افزایش دمای اوپراتور و کاهش ظرفیت چیلر خواهد شد سیستم کنترل ظرفیت چیلر به محض احساس بالا رفتن دمای آب سرد خروجی سعی خواهد کرد تا با زیاد کردن میزان محلول وارد شونده به ژنراتور و افزایش دادن انرژی گرمایی وارده بر آن با شرایط مقابله نماید. اما این باعث تبخیر بیش از حد مبرد در ژنراتور شده و محلول غلیظ تری را به سمت مبدل حرارتی هدایت خواهد نمود.
در مواقعی که بار وارده بر سیستم زیاد باشد این امکان وجود دارد که غلظت محلول به حدی افزایش یابد که کریستاله شدن در مبدل حرارتی روی دهد. سیستم های کنترل میکروالکترونیک و نیز سیستم های تخلیه یا پرج اتوماتیک هوا که در چیلر های مدرن امروزی به کار گرفته می شوند هرگونه هوای موجود در چیلر های جذبی را به سرعت خارج ساخته و ضمن حفظ ظرفیت خطر کریستاله شدن را نیز از میان بر می دارند ولی در هر حال نشتی ها باید به سرعت و دقت مورد رسیدگی قرار قرار گیرند.
حال به موضوع سرد شدن بیش از حد آب خنک کننده می پردازیم. اگر دمای آب برج خنک کن افت کند احتمال بروز کریستالیزاسیون در شرایط بار زیاد وجود خواهد داشت. سردتر بودن آب خنک کننده موجب میشود تا دمای محلول رقیقی که از ابزربر به سمت ژنراتور حرکت می نماید افت کند. این محلول رقیق و خنک وارد مبدل حرارتی شده و گرمایی به مراتب بیشتر ازمحلول غلیظ خارج می سازد؛ بنابراین دمای محلول غلیظ خارج شونده از مبدل حرارتی کاهش خواهد یافت. اگر این دما بیش از حد کاهش یابد کریستاله شدن محلول غلیظ محتمل خواهد بود. چیلرهای جذبی قدیمی معمولاً فقط با دمای ثابتی از آب برج خنک کن کار میکردند و در نتیجه هرگونه افت ناگهانی در این دما موجب کریستالیزاسیون در آنها می شده است. سیستمهای کنترل مدرن که در چیلرهای جذبی جدید به کار گرفته میشوند.
شرایط مختلف دمایی را می پذیرند، ولی باز هم توصیه میشود که برای بهینه ساختن کنترل دمای آب سرد خروجی از یک چیلر جذبی نرخ و بازه تغییرات دمای آب برج خنک کن محدود گردد.
عامل مهم بعدی قطع برق می باشد. در روالهای عادی خاموش کردن چیلرهای جذبی، سیکلی تحت عنوان سیکل رقیق سازی طی میشود که در آن غلظت محلول در تمام نقاط چیلر متعادل گشته و کاهش می یابد تا پس از خاموش شدن چیلر و افت دما به اندازه دمای محیط خطر کریستاله شدن وجود نداشته باشد این سیکل رقیق سازی در صورت قطع ناگهانی برق به طور عادی انجام نخواهد شد و با خنک شدن چیلر آن بخش هایی که حاوی محلول بسیار غلیظ هستند در معرض خطر کریستاله شدن قرار میگیرند خطر کریستاله شدن زمانی شدت میگیرد که چیلر قبل از قطع برق در شرایط بار کامل و یا نزدیک به آن قرار داشته باشد. امروزه تولید کنندگان چیلرهای جذبی از شیوه های متنوعی برای رقیق سازی محلول در هنگام قطع برق دستگاه استفاده میکنند. در یک روش از تعدادی شیر غالباً باز
( NO: Normally Open) برای عبور دادن مبرد به واسطه جاذبه ثقلی استفاده به عمل می آید تا با محلول غلیظ مخلوط شود. به طور کلی در سیستم های جذبی جدید و پیشرفته که از کنترل کننده های میکروالکتریکی سیستم های پرچ خودکار و سایر تمهیدات فنی برخوردارند خطر کریستاله شدن دیگر به مانند چیلر های جذبی قدیمی وجود ندارد.
اگر شما هم مشتاق یادگیری تخصصی و حرفه ای آموزش طراحی موتورخانه و انتخاب تجهیزات با اساتیدی مجرب هستید میتوانید در دوره های آموزشی طراحی موتورخانه و انتخاب تجهیزات ثبت نام کنید.
