مجله چیلر و برج خنک کن
پیاپی 3 (دی 1389)

آب برج های خنک کننده و چیلرها نیاز به تصفیه و درمان وسیعی دارد. در طی تصفیه این آب، باید سه فاکتور مهم خوردگی لوله-ها و واحدهای تبادل گرمایی، رسوب های جدار داخلی لوله ها و ضریب تبادل حرارتی و رشد مواد میکروبیولوژی (باکتری، جلبک و خزه ها) به طور هم زمان کنترل گردد. PH پایین می تواند ضریب تبادل حرارتی را زیاد کند اما اشکال اینجاست که در PHهای پایین میزان خوردگی مواد افزایش می یابد. تکنیک های تصفیه مرسوم، استفاده از مواد شیمیایی مثل کلر و هیپوکلریت می باشد که خوردگی بیولوژیکی را کاهش می دهد. اما به علت داشتن پایداری و قدرت اکسندگی زیاد در آب باعث خوردگی شیمیایی می-شوند. صورت های اصلی رسوب در برج های خنک کننده، یونهای کلسیم و منیزیم می باشند که این رسوبات باعث ایجاد لایه ای ضخیم روی سطوح دستگاه های تبادل حرارت می شود. کاهش انتقال حرارت باعث عمل تبخیر آب و افزایش غلظت نمک ها در آب برج های خنک کننده می-شود. در این حالت به اشباع رسیدن نمک ها تسریع و رسوب گذاری افزایش می یابد. در آب برج های خنک کننده، تجمع میکروارگانیسم-ها (بایو فیلم) ایجاد می گردد که این بایو فیلم ها از تشکیل کریستال اولیه یون ها و همچنین توانایی رسوب ها برای به هم پیوستن و سنگین شدن جلوگیری می کند. در نتیجه غلظت مواد آلی و معدنی در آب زیاد می شود و خوردگی را تسریع می کند. ازن به عنوان یک ضد عفونی کننده باعث گسستن بایو فیلم شده و این کار رسوب گذاری را افزایش می دهد و حتی آب با ظرفیت بالای مواد جامد محلول می تواند بارها و بارها سیرکوله شود که در نتیجه میزان تخلیه آب برج های خنک کننده کاهش می یابد. زمانی سیستم با چنین خصوصیاتی کار می کند که ازن با غلظت کمی در آب برج خنک کننده وجود داشته باشد و از تشکیل مجدد میکروارگانیسم ها جلوگیری کند. در این مقاله به بررسی تصفیه آب برج های خنک کننده با روش جدید ازن زنی و مقایسه آن با روش های قبلی پرداخته می شود

با مطرح شدن جدی مباحث انرژی در حدود یک دهه قبل در ایران، ارگان های دولتی برای کاهش مصرف انرژی تاسیس شدند و سیاست های افزایشی قیمت نیز اعمال شد. با توجه به سیاست افزایش قیمت انرژی که دولت در پیش گرفته است کاهش مصرف انرژی و یا تامین انرژی از منابع ارزانتر موضوعی است که تمام کارفرمایان به آن توجه خاصی دارند. یکی از بخش هایی که در انرژی مصرفی کشور سهم عمده ای دارد، تامین سرمایش برای صنایع و مصارف خانگی است که چیلرها به عنوان اصلی ترین دستگاه سرمایشی مطرح هستند. به دلیل ارزانتر بودن مصرف انرژی حرارتی نسبت به انرژی الکتریکی در ایران چیلرهای جذبی مورد توجه قرار گرفته اند. چیلرهای جذبی جامد نیز به دلیل استفاده از انرژی حرارتی در دماهای پایین و یا انرژی های خورشیدی و زمین گرمایی، طول عمر زیاد و تگهداری راحتتر چند سالی است که در جهان مورد توجه هستند و روی آن ها تحقیق می شود. مهمترین مشکل این چیلرها پایین بودن ضریب عملکرد آن ها است که تحقیقات زیادی برای افزایش آن صورت گرفته است که می توان به استفاده از سطوح جاذب مرکب، بازیافت جرم و چند مرحله ای کردن سیکل آن اشاره کرد. در این تحقیق ابتدا سیکل کاری، کاربردها، معایب و مزایای این چیلرها توضیح داده می شود و در ادامه تحقیقاتی که برای افزایش ضریب عملکرد آن ها صورت گرفته بیان می شود.

برای محاسبه چگونگی عملکرد برج های خنک کننده به پارامترهای دمای ورودی آب دمای تخلیه شعاع متوسط قطرات آب، سرعت متوسط هوا درون برج سرمایش، شدت ریزش یک قطره، ارتفاع ریزش قطرات و تمامی پارامترهای ترموفیزیکی نظیر ویسکوزیته، دانسیته، ظرفیت حرارتی و سایر پارامترها احتیاج می باشد. این خواص تابع دما، فشار و شرایط عملکرد برج است. در این تحقیق مدل ریاضی عملیات برج های خنک کننده با فن مکانیکی مورد نظر بوده و این مدل یک مسئله شرط مرزی است که پنج معادله را در بر گرفته و تاثیر پارامترهای مختلف بر عملکرد برج برسی گردیده است

وظیفه یک برج خنک کن، جذب گرما از یک فرایند و دفع آن به فضای اتمسفر است. این دفع از راه تبخیر صورت میپذیرد. از آن جایی که آب موجود در فرآیند خنک سازی در مدار برج خنک کن سیرکوله شود، به علت تبخیر تدریجی آب، غلظت مواد معدنی در آن افزایش می یابد. وقتی که غلظت مواد معدنی به اندازه دو برابر مقدار اولیه شد، گفته می شود که آب دارای دو سیکل غلظت می-باشد. یکی از روش های اصلی سرمایش ساختمان های مسکونی و عمومی، سرمایش به وسیله گاز طبیعی و یا گاز مایع است. تجهیزاتی که از طریق گاز طبیعی و یا گاز مایع کار می کنند چیلر نامیده می شوند. چیلر ها ادواتی هستند که در موتور خانه و یا در مدل هایی خاص (تناژ های پائین) در پشت بام و یا محیط باز نصب می شوند و با اتصال به یک سیستم تهویه مطبوع نظیر هوا ساز و یا فن کوئل که هوای تازه ساختمان را تامین می کنند، کار می کنند. چیلرها باعث ایجاد آلودگی صوتی می شوند؛ برج خنک کننده آلودگی های بیشتری را برای انسان در پی دارد، صدای ساطع شده توسط برج خنک کننده از دور نیز شنیده می شود. صدای بوجود آمده در آن توسط تاثیر آب در حال سقوط، حرکت هوا، حرکت پره های فن در ساختار موتور، گیربکس یا تسمه، تولید می شود. از مشکلات دیگر آن آلودگی حرارتی است؛ میزان آب موجود در برج خنک کننده به طور مداوم به اقیانوس ها، دریاچه یا رودخانه هایی که از آن ها استفاده شده، بازگشته و به طور مداوم دوباره به گیاهان عرضه می شود. به علاوه، تخلیه مقادیر زیادی از آب داغ ممکن است درجه حرارت را برای اکوسیستم محلی و یا رودخانه به دریاچه دریافت و در سطح غیر قابل قبولی بالا ببرد. یکی از مشکلات جدی بوجود آمده در رابطه با برج های خنک کننده بیماری لژیونلوسیس (Legionellosis) است. لژیونلوسیس بیماری عفونی، ناشی از باکتری های گرم منفی، هوازی متعلق به جنس لژیونلا (Legionella) است. بیماران مبتلا به بیماری لژیونلوسیس معمولا دارای علائم: تب، لرز، و سرفه، که ممکن است خشک و یا ممکن است خلط تولید کند. بعضی از بیماران نیز دردهای عضلانی، سردرد، خستگی، از دست دادن اشتها، از دست دادن هماهنگی (ataxia)، و گاهی اسهال و استفراغ می شود. راهکارها و پیشنهادات برای کاهش اثرات:1) افزایش انتشار لوازمی با بازده بالا.
2) گسترش نقش شرکت های نسب امکانات و ژنراتورهای اضطراری برق.
3) افزایش قدرت سیاسی برای مدیریت تقاضا.

در این مقاله چیلرهای جذبی به صورت چهار منبع حرارتی شامل: ژنراتور، اواپراتور، کندانسور و جذب کننده فرض شده و به بررسی ترمواکونومیک چیلر بوسیله روابط موجود پرداخته می شود. برای ساده سازی محاسبات فرض را بر بازگشت پذیر بودن فرآیندها گذارده می شود. از آنجا که مبدل ها ابزار و وسایل گران قیمتی هستند پس کاهش سطح کل انتقال حرارت به عنوان معیار طراحی مد نظر می باشد. دراین مقاله ابتدا معیار ترمواکونومیک، تحت عنوان قیمت کل واحد بار سرمایش که شامل هزینه سرمایه گذاری اولیه و قیمت انرژی مصرفی می باشد، تعریف می شود. در ادامه بوسیله روابط موجود، مقدار بیشینه معیار ترمواکونومیک و بار تبرید ماکزیمم بدست آورده شده است. سپس شرایط کارکرد بهینه چیلرهای جذبی مشخص گشته و در نهایت به بررسی اثر پارامتر ترمواکونومیک بر معیار ترمواکونومیک بیشینه، ضریب عملکرد و بار تبرید مخصوص متناظر با معیار ترمواکونومیک بیشینه پرداخته می شود.