ساخت و بهره برداری ازیك سیستم سرمایش جذب

1-1- ماشین جذبی و كاربردهای آن

در سال 1777 یعنی بیش از 200 سال پیش یك فرانسوی به نام «نایرن» (Nairne)تئوری تبرید جذبی را ارائه كرد. در سال 1860 اولین چیلر جذبی كه با آمونیاك و آب كار می كرد ساخته شد. در سال 1945 اولین چیلر جذبی به وسیله كمپانی «كریر» به فروش رسید. چیلر جذبی سرگذشتی طولانی دارد، اما در دنیا چندان نام آور نیست. شاید درك این مطلب كه ماشینی بتواند با استفاده از بخار آب یا سوختن سوخت آب سرد تولید كند كمی مشكل باشد! [1] اما هم اكنون در دنیا به دلیل استفاده از منابع جدید انرژی (گاز، نور خورشید و …) استفاده ناچیز انرژی برق و عدم استفاده از مبردهای مخرب لایه ازن به این ماشین توجه خاصی شده است.

1-1-1- مفاهیم و اصول (1)

تئوری ماشین جذبی از مفهوم «افزایش نقطه جوش»
 (Boiling point increase)گرفته شده است. زمانی كه یك مول از محلولی با یك لیتر آب مخلوط شود نقطه جوش در حدود   افزایش می یابد. آب خالص در شرایط استاندارد در  می جوشد، اما وقتی كه چند مول از محلولی به آب افزوده شود نقطه جوش آن چند درجه زیاد خواهد شد. این مطلب كه در دبیرستان آموزش داده شده برای چیلر جذبی مورد استفاده قرار گرفته است.

 تولید آب سردشده: زمانی كه یك خشك كننده (desiccant) در محفظه خالی از هوا وجود دارد، بخار آب موجود در محفظه به وسیله آن جذب خواهد شد. فشار این محفظه ممكن است تقریبا در حد خلاء با دمایی حدود  باشد چرا كه مقدار بخار آب بسیار كم است. (شكل 1-1)

شكل(1-1)

 اگر این محفظه به محفظه دیگری كه حاوی آب خالص است و از راه یك شیر متصل شود، فشار محفظه جدید باید در حدود 0.1 بار مطلق (Absolute bar) و دمای آن در حدود  باشد. میان آب خالص و مایع خشك كننده اختلاف فشار بخار بسیار زیادی وجود دارد. زمانی كه شیر باز شود بخار آب موجود در آب كه محفظه خود را پركرده است، باید به محفظه خشك كننده برود. در این زمان این مقدار زیاد بخار آب، فرایند كاهش فشار زیادی را با حركت به محفظه خشك كننده می گذارند و مقداری از آب هم بخار خواهد شد و خود را خنك خواهد كرد.

...

فصل دوم

ترمودینامیك سیكل

1-2- روش های مختلف خنك كردن

بطور كلی سه روش برای خنك كردن اجزای گرمازا در سیكل پایه جذبی ارائه شده است:

1-1-2- خنك كردن با آب

در این روش بخار فوق اشباع در كندانسور از پوسته یك مبدل حرارتی می گذرد تا بوسیله آب سرد داخل لوله به آب اشباع تبدیل شود. همچنین آب سرد در محفظه جاذب از داخل لوله هایی می گذرد تا گرمای ناشی از جذب شدن مبرد بوسیله برومید لیتیم غلیظ را بگیرد. این آب سرد مورد نیاز برای خنك كردن در یك برج خنك كن جداگانه تولید خواهد شد.

با توجه به اینكه هدف از طراحی ماشین جذبی با حداقل استفاده از منابع طبیعی از جمله آب بوده این روش چندان مطلوب به نظر نمی رسد.

2-1-2- خنك كردن با هوا

به علت اینكه هوا ظرفیت حرارتی بسیار كمتری نسبت به آب دارد, نمی توان هوا را مانند آب از داخل لوله  ها عبور داد تا عمل خنك كن صورت گیرد. در نتیجه در این روش بخار فوق اشباع پس از خروج از ژنراتور وارد لوله هایی می شود كه هوا توسط فن بر آن دمیده می شود تا به صورت مایع اشباع یا مادون سرد در آید. كندانسور هوا- خنك از آن جهت كه پیش از این در ماشین های تبرید مورد استفاده قرار گرفته اند از لحاظ طراحی روش حل مشخصی دارند كه بعدا به آن اشاره خواهد شد.

3-1-2- خنك كردن تبخیری(Evaporative - cooling)

هدف از این روش خنك كردن كندانسور  و جاذب بطور مستقیم و تبخیری است با اینكه این شیوه اكنون مراحل اولیه خود را پشت سر می گذارد [1] اما بخاطر مزایایی كه دارد بسیار مورد توجه قرار گرفته است. برتری های این روش در برابر روش دفع حرارت با برج خنك كن شامل: بهای ساخت كمتر، بهای نصب كمتر ، عدم نیاز به استفاده از اسید برای پاك كردن سطوح انتقال حرارت به مدت طولانی و … همچنین دفع حرارت تبخیری در برابر خنك كردن خشك مزایایی را داراست:

1-خنك كردن خشك احتمال كریستالیزاسیون را افزایش می دهد.

2-در خنك كن تبخیری دمای ژنراتور به علت دمای پایین دفع حرارت كمتر است.

اگر دما بیش از نقطه جوش آب باشد (كه در خنك كردن با هوای خشك هست) نیاز به تكنولوژی بالاتری برای كاركرد مطمئن و به صرفه وجود خواهد داشت.

===========================

فهرست مطالب

عنوان                                           صفحه

فصل اول- آشنایی

1-1- ماشین جذبی و كاربردهای آن................ 2

2-1-1- مفاهیم و اصول....................... 2

3-1-1- فرایندهای ترمودینامیكی در سیكل جذبی. 6

4-1-1- فشارهای بالا و پایین ماشین........... 10

5-1-1- یك قرارداد ......................... 10

6-1-1- كاربردها: ماشین جذبی در مقیاس تجارتی 10

2-1- انواع ماشینهای جذبی و تفاوت های آنها..... 13

1-2-1- جفت مبرد- جاذب...................... 13

2-2-1- روش های مختلف گرمایش................ 16

3-2-1- طبقه های ژنراتور.................... 18

4-2-1- ماشین جذبی برای گرمایش و سرمایش .... 19

3-1- اهداف این تحقیق.......................... 21

1-3-1- ماشین جذبی درمقایسه با ماشین تراكمی. 21

2-3-1- محلول آب- برومید لیتیم در مقایسه با امونیاك – آب.............................................. 22

3-3-1- سیستم هوا خنك در مقایسه با آب خنك... 23

4-3-1- استفاده مستقیم از گاز شهری در مقایسه با منابع دیگر نظیر بخار داغ و انرژی خورشیدی......................... 24

5-3-1- ظرفیت دستگاه........................ 25

4-1 -مراجع.................................... 26

فصل دوم- ترمودینامیك سیكل

1-2- روش های مختلف خنك كن..................... 28

1-1-2- خنك كردن با آب...................... 28

2-1-2- خنك كردن با هوا..................... 28

3-1-2- خنك كردن تبخیری..................... 29

2-2- طرح مناسب بهمراه مدل فیزیكی و دیاگرام جریان 30

3-2- پیش فرض ها و داده های ورودی.............. 36

4-2- خواص ترمودینامیكی و ترموفیزیكی نقاط...... 41

5-2- ضریب عملكرد.............................. 45

1-5-2- تعریف كلی ............................. 45

2-5-2- ضریب عملكرد ماشین جذبی ................ 47

3-5-2- ضریب عملكرد اصلاح شده................ 50

6-2- مراجع.................................... 54

فصل سوم- بررسی اواپراتور

1-3- مقدمه.................................... 56

2-3- اواپراتور پاششی.......................... 57

3-3- روشی برای تخمین طول لوله در اواپراتور.... 58

1-3-3- انتقال حرارت........................ 58

2-3-3- ضریب انتقال حرارت سمت مایع سرد شده.. 59

3-3-3- ضریب انتقال حرارت سمت مبرد.......... 60

4-3- تبخیر لایه ای............................. 61

5-3- روش بررسی اواپراتور...................... 61

6-3- روش محاسبات.............................. 62

1-6-3- آب خنك شونده ....................... 62

2-6-3- محاسبات داخل لوله................... 63

3-6-3- محاسبات برای دیواره لوله............ 65

4-6-3- محاسبات خارج لوله................... 66

5-6-3- انتقال حرارت در اواپراتور........... 67

6-6-3- ضریب انتقال حرارت كلی............... 68

7-6-3- حل نهایی و محاسبه طول لوله.......... 69

7-3- مراجع.................................... 69

فصل چهارم – بررسی كندانسور

1-4- مقدمه.................................... 71

2-4- توضیح.................................... 72

3-4- انتقال حرارت............................. 72

4-4- محدوده های تغییرات در شرایط محاسبه ...... 73

5-4- بیان پارامترها........................... 76

6-4- ناحیه خنك شدن فاز بخار .................. 76

7-4- محاسبه ضریب انتقال حرارت سطح لوله با هوا. 77

8-4- تعاریف و معادلات برای ضریب انتقال حرارت كلی 79

9-4- تقطیر لایه ای داخل لوله................... 80

10-4- افت فشار................................ 82

11-4- چگونگی محاسبات.......................... 83

12-4- مراجع................................... 84

فصل پنجم- بررسی محفظه جاذب

1-5- مقدمه.................................... 86

2-5- كریستالیزاسیون........................... 86

3-5- مقایسه سه نوع جاذب از نظر كاركرد آنها در سیكل هوا- خنك جذبی................ 88

1-3-5- توضیحات ضروری....................... 88

2-3-5- محاسبات مشابه برای هر سه سیكل....... 89

3-3-5- مدل EISA............................. 91

4-3-5- محاسبات مدل EISA..................... 94

5-3-5- مدل KUROSAWA........................ 95

6-3-5- مدل تلفیقی.......................... 99

4-5- طراحی جذب................................ 103

عنوان                                           صفحه

5-5- مراجع.................................... 104

فصل ششم- ژنراتور106

1-6- مقدمه.................................... 106

2-6- مدل فیزیكی .............................. 107

3-6- ضریب انتقال حرارت سمت آب- برومیلیتیم..... 108

4-6- آنالیز احتراق سوخت....................... 110

5-6- محاسبات احتراق سوخت...................... 112

6-6- انتقال حرارت در سمت گاز.................. 113

1-6-6- انتقال حرارت جابجایی ............... 114

2-6-6- انتقال حرارت تابش................... 116

3-6-6- محاسبه سطح لوله..................... 120

7-6- مدلهای عملی........................... 120

8-6- مراجع.................................... 125

نتیجه گیری كلی................................ 126

 ============================