چیلر صنعتی چیست؟
چیلر صنعتی بنتلی، نوعی چیلر تراکمی است که در صنایع و فرآیند های صنعتی برای تامین سرمایش مورد استفاده قرار می گیرد. سیال واسط چیلر صنعتی عموما آب مقطر و یا آب مقطر به همراه اتیلن گلیکول یا اتیلن پروپیلن به عنوان ضدیخ است. همانطور که در تعریف چیلر صنعتی مشخص شده است، این چیلر نیز نوعی چیلر تراکمی بر مینای سیکل تبرید تراکمی بخار است. چیلر صنعتی دارای ۴ بخش اساسی کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساط است.چیلرهای صنعتی‌ای که معمولاً در صنایع استفاده می‌شوند از نوع تراکمی هستند و بسته به شرایط مورد نیاز می‌توان از نوع آب خنک یا هوا خنک آنان استفاده کرد.
چیلر صنعتی چیست؟
از برودت و کولینگ تولید شده چیلر صنعتی در خنک کاری تجهیزات و قالب‌های صنعتی مانند فرآیند های شیمیایی، قالب های تزریق پلاستیک، رطوبت‌گیری از هوای فشرده، خنک کاری دیتاسنتر، کنترل دمای اتاق تمیز، خنک کاری روغن ماشین آلات سنگ زنی و سرمایش فرایندی به صورت گسترده برای کاربردهای بالا صفری استفاده میشود.
نوعی از چیلر صنعتی طراحی و ساخته میشود که چیلر صنعتی زیر صفری نامیده میشود و آب و ضدیخ با دمای زیر صفر درجه سانتیگراد تولید می کند. مهمترین تفاوت چیلر صنعتی بنتلی با چیلر تهویه مطبوع و چیلر ساختمانی در این است که چیلرهای صنعتی عموما به صورت دائم کار طراحی می شوند تا در طول کلیه روزهای سال مورد استفاده قرار می گیرد، در صورتی که چیلر تهویه مطبوع و ساختمانی، تنها در فصول گرم سال مورد استفاده قرار می گیرد.
بایستی در نظر گرفت که از چیلر جذبی به ندرت در کاربری صنعتی استفاده میشود. چراکه در صورت استفاده از چیلرهای جذبی در فرآیند های صنعتی، هزینه تامین، بهره‌برداری و استهلاک بسیار بالایی برای بهره داران به همراه دارد. از طرف دیگر چیلرهای جذبی در ظرفیت‌های برودتی بالا، طراحی و تولید می‌شوند و عموما به دلیل ساختار و مکانیزم سیکل تبرید جذبی، فاقد کنترل ظرفیت سرمایشی پیوسته می‌باشند. لذا با لحاظ این موارد، کارفرمایان و بهره برداران تجهیزات صنعتی، اقبال کمتری را برای استفاده از چیلر جذبی جهت کولینگ صنعتی از خود نشان دهند.
بایستی در نظر داشت که نوعی از چیلر های جذبی در فرآیند صنعتی CCHP تولید همزمان حرارت، برودت و قدرت مورد استفاده قرار میگیرد. این فرآیند به نام تولید همزمان سرما، گرما و برق شناخته میشود و در نیروگاه گازی، بخاری و سیکل ترکیبی، عموما در مناطق گرمسیر و گرم، می توان با استفاده از گرمای خروجی از موتورهای تولید توان و توربین های نیروگاهی، به تولید برودت و سرمایش پرداخت و در این شرایط، تنها و تنها می توان از چیلر جذبی استفاده نمود. اصلی ترین کاربرد چیلر جذبی در جایی است که حرارت اتلافی مانند نیروگاه ها و زمین گرمایی یا خورشیدی وجود دارد. اما متأسفانه در ایران در ساختمان به همراه بویلر استفاده میشود.
اجزای اصلی چیلر صنعتی بنتلی
اواپراتور چیلر صنعتی بنتلی
اواپراتور چیلر صنعتی بنتلی برای جذب حرارت از آب و تبدیل آن به آب سرد یا آب چیلر طراحی می شود. این بخش یا قطعه از چیلر صنعتی در سه نوع ساخته میشود. این سه نوع عبارتند از :
- اواپراتور پلیت یا صفحه ای
- اواپراتور Shell&Tube یا پوسته لوله
- اواپراتور مخزنی یا آیس بانکی
با توجه به اینکه در بسیاری از فرآیندهای صنعتی، نوسانات دمایی گسترده ای وجود دارد، آب خنک کننده برگشتی از تجهیزات و فرآیند هاصنعتی به سمت اواپراتور چیلر صنعتی دائما در حال نوسان دما است. جهت جلوگیری از اثر این نوسان دمایی بر روی چیلر و خطرات ناشی از گرم شدن کمپرسورها، در چارچوب های مهندسی تهویه مطبوع و سرمایش، پیشنهاد میشود از تانک بافر یا مخزن واسط آّ و ضدیخ استفاده شود.
لذا عموم تولیدکنندگان چیلر های صنعتی و از جمله بنتلی، بر اساس کاربری مورد نظر، اواپراتور را به سبک آیس بانک Ice Bank طراحی و تولید می کنند. به عنوان مثال، در صنایع تزریق پلاستیک و پلیمر، از اواپراتور مخزنی یا آیس بانکی استفاده میشود. این نوع از چیلرها، به چیلر Mold یا چیلر قالب مشهور هستند.
کندانسور چیلر صنعتی بنتلی:
کندانسور بخش فشار بالای سیکل تبرید چیلر صنعتی است که وظیفه تخلیه گرمای مبرد به محیط بیرون و کاهش دمای مبرد را بر عهده دارد.
با توجه به اینکه چیلرهای صنعتی نوعی از چیلرهای دائم کار است که در زمستان و در شرایط آب وهوایی بسیار سرد نیز بایستی کار کنند، طراحی کویل های فین پلیت تیوب کندانسور و کنترل عملکرد فن های کندانسور بایستی به شکلی باشد که در هر شرایطی، پارامترها و الزامات طراحی فشار و دمای سیکل تبرید تراکمی بخار چیلر صنعتی را تامین کند.
البته در بعضی از شرایط، امکان نصب فری کولینگ برای بهره‌گیری از دمای خنک هوای محیط بیرون نیز وجود دارد. این نوع از چیلر ها، به چیلر فری کولینگ صنعتی مشهور است.
در چیلرهای صنعتی، در کنار مبدل های حرارتی کندانسور، از مبدل های حرارتی آبی استفاده می شود که می تواند توسط عبور هوا از روی آن، آب در گردش در آنها را خنک نموده و مستقیما این آب خنک را به فرآیند های صنعتی منتقل نمود که به چیلر فری کولینگ مشهور است. هزینه اولیه بالای خرید این دستگاه، مهمترین مانع در استفاده گسترده آن در صنایع می باشد.
کمپرسور چیلر صنعتی :
یکی از اصلی ترین اجزای سیکل تبرید چیلر های صنعتی، کمپرسور چیلر صنعتی است. معمولا در چیلرهای صنعتی، به دلیل شرایط عملکرد، از کمپرسورهای پیستونی و اسکرو استفاده میشود. چراکه کمپرسور های پیستونی و اسکرو قابلیت اطمینان بالاتری در تحمل شرایط سخت صنعتی مانند برگشت مایع یا فشار بالای سیکل تبرید به دلیل آلودگی های محیطی دارند.
از دیگر ویژگی های کمپرسور پیستونی در چیلر صنعتی این است که قابلیت تعمیر دارند و معمولا پس از چند سال کارکرد، سرویس کاملی روی آنها انجام می گیرد تا دوباره در شرایط مناسب کارکرد قرار گیرند. همچنین در اقلیم هایی که آب و هوای گرم و شرجی دارند، استفاده از کمپرسورهای پیستونی مرسوم تر است. چرا که قابلیت تحمل بالایی در فشارهای بالا دارند و کمتر دچار آسیب و خستگی ناشی از تنش های حرارتی و فشار بالای دیسارژ می شوند
شیر انبساط چیلر صنعتی:
شیر انبساط یا اکسپنشن ولو قطعه ای از سیکل تبرید است که در خط مایع در خروجی کندانسور و قبل از اواپراتور قرار میگیرد.
وظیفه آن این است که میزان ورود مبرد به اواپراتور را کنترل کند. در شیر عمل افزایش حجم مبرد و تغییر فاز رخ می دهد. مقدار افزایش حجم و کیفیت آن در سرمایش سیستم نقش اساسی دارد.
این قطعه در سیکل تبرید چیلر صنعتی دو وظیفه اساسی و ویژه را برعهده دارد:
- کنترل مقدار دبی مبرد ورودی به داخل اواپراتور
- حفظ اختلاف فشار بین کندانسور چیلر صنعتی (ناحیه فشار بالا) و اواپراتور (ناحیه فشار پایین)
در اثر استفاده از شیر انبساط، مایع مبرد پر فشار خروجی از کندانسور چیلر صنعتی، به مخلوط دوفازی مایع و گاز کم فشار با دمای بسیار پایین تبدیل میشود که می تواند با ورود به اواپراتور چیلر صنعتی، آب و ضدیخ را جهت تامین کولینگ و سرمایش فرایندهای صنعتی خنک نماید. عموما در چیلرهای صنعتی با تناژ تبرید یا ظرفیت برودتی بالا، از شیر انبساط الکترونیک و در چیلر های صنعتی با تناژ پایین، از شیر انبساط ترموستاتیکی استفاده میشود. البته در چیلرهای صنعتی زیر صفری، بهتر است حتی در تناژ های برودتی پایین از شیر انبساط الکترونیکی استفاده شود.
انواع شیر انبساط یا اکسپنشن ولو (مکانیزم کنترل دبی ماده مبرد)
در مجموع کلیه مکانیزم های کنترل جریان مبرد که ممکن است در سیستم های تهویه مطبوع و یا دستگاه های برودتی نیز بکار روند عبارتند از:
- شیر انبساط حرارتی (Thermal Expansion valve)
- شیر دستی (Manual valve)
- لوله موئین (Capillary tube)
- شیر اتوماتیک (Automatic valve)
- شیر انبساط الکترونیکی (Electronic Expansion valve)
- شیر شناور فشار پایین (Low-pressure float valve)
- شیر شناور فشار بالا (Low-pressure float valve)
