مجله چیلر و برج خنک کن
پیاپی 8 (شهریور 1390)

در چند دهه اخیر تکنولوژی سختی گیری و رسوب زدایی مغناطیسی در صنایع مختلف و به خصوص در حرارت و برودت جایگاه مناسبی پیدا کرده است به طوریکه در بسیاری از موارد جایگزین روش های دیگر که عمدتا شیمیایی هستند، شده است. این روش با برخورداری از مزایایی چون حذف آثار نا مطلوب سختی و رسوب، جلوگیری از تشکیل رسوب، حذف رسوبهای پیشین، افزایش بازدهی مبدلهای حرارتی و نصب و نگهداری آسان تبدیل به یکی از کاربردیترین راه های مقابله با سختی و رسوب در حرارت و برودت شده است. در اثر اعمال میدان مغناطیسی با انرژی مناسب می توان شرایطی را ایجاد کرد که فرایند تشکیل بلورهای رسوب در داخل آب رخ داده و از چسبیدن آنها به دیواره ها جلوگیری شود. در این حالت اصطلاحا در آب پدیده دانه برفی رخ داده و هسته های اولیه بلورهای رسوب در آب تشکیل می شود. با گذشت زمان به حجم هسته های اولیه افزوده شده و بلورهای سخت خنثی و معلق در آب که خاصیت چسبندگی خود را از دست داده اند ظاهر می شود. در کنار فرایند فوق افزایش مولکولهای آزاد در آب و شکسته شدن پیوند هیدروژنی بین آنها باعث افزایش حلالیت آب شده و خاصیت رسوب زدایی را نیز به فن آوری فوق می افزاید، به نحوی که با گذشت زمان رسوب-های پیشین نیز در آب حل شده و تبدیل به بلورهای خنثی معلق در آب می شوند.

مساله انرژی در کشور ما سال ها مورد توجه شایسته ای نبوده است و یارانه های آشکار و پنهان دولتی همواره مردم را از توجه واقعی به ارزش انرژی باز داشته اند. در سال های اخیر، توجه به میزان مصرف انرژی و همچنین صرفه جویی در مصرف، به عنوان یک ضرورت قطعی و چاره ناپذیر پدیدار گشته است. سرعت رشد مصرف داخلی انرژی به حدی است که با روند موجود توسعه منابع نفتی، شاید با گذشت چند سال و اندی، دیگر قادر به صادرات نفت نباشیم. انرژی مصرفی در ساختمان ها بیش از یک سوم انرژی مصرفی کشور را به خود اختصاص داده، که به نظر میرسد ارزش آن به قیمت جهانی سالیانه بالغ بر6 میلیارد دلار می گردد. سامانه های تهویه مطبوع به مانند چیلرها و برج های خنک کن مانند اکثر سامانه های مکانیکی مقدار زیادی انرژی الکتریکی مصرف می کنند. تحقیقات نشان می دهد که حدود نیمی از انرژی مصرفی در بخش ساختمان، صرف سرمایش و گرمایش می شود. کمبود منابع انرژی و نوسان قیمت آن ها موجب شده است که کارشناسان به ایجاد تغییراتی در طراحی کلی سامانه های تهویه مطبوع و کاربردهای آن اقدام نمایند که البته بیشتر این تغییرات، بهره گیری از تکنولوژی های کم مصرف انرژی برای تهویه مطبوع ساختمانها می باشد. در این مقاله در مورد مصرف انرژی در سیستم های تهویه مطبوع و تاثیر کم آبی بر انتخاب مناسب سیستم های چیلر و برج خنک کن، بحث خواهد شد.

سیستم های خنک کن نیروگاهی به عنوان یکی از مهم ترین بخش های تمامی نیروگاه های حرارتی همواره مورد توجه خاص بوده اند. راندمان این بخش سیستم به طور مستقیم بر راندمان نیروگاه اثر می گذارد. عملکرد سیستم خنک کن خشک هلر نیز مانند انواع دیگر سیستم های خنک کن به شدت تحت تاثیر نامطلوب وزش باد قرار می گیرد. در صورت وزش شدید باد ممکن است کارآیی حرارتی برج های هلر تا حدود چهل درصد کاهش یابد. تاثیر نامطلوب وزش باد بر عملکرد حرارتی برج ناشی از دو عامل جریان های گردابه ای در اطراف رادیاتورها و کج شدن پلوم خروجی از دودکش آنها است. تا به حال پژوهش های زیادی در مورد به کارگیری دیوار بادشکن در کنار رادیاتورها به منظور کاهش اثرات گردابه ای انجام شده است.
در تحقیقی نیز برای کاهش اثر خفگی دهانه خروجی دودکش برج که ناشی از کج شدن پلوم خروجی از آن می باشد، استفاده از دودکش دارای سطح مقطع خروجی با زاویه بهینه 27 درجه نسبت به افق پیشنهاد شده است. در این تحقیق برای کاهش اثرات نامطلوب وزش باد طرحی پیشنهاد شده است که شبیه سازی عددی آن نشان داد با اجرای آن می توان تا شصت و چهار درصد عملکرد حرارتی برج را نسبت به شرایط فعلی به هنگام وزش باد بهبود بخشید.

تحولات بوقوع پیوسته در صنعت و شیوه های جدید استفاده از منابع نیرو همچنین رشد اقتصادی روزافزون، موجب خواهد شد که در طی 20 سال آینده تحولات اساسی در زمینه صنعت تبرید در سراسر دنیا رخ دهد. افزایش هزینه انواع انرژی در جهان بخصوص بهای برق مصرفی، باعث شد تا هزینه های جاری تاسیسات تهویه مطبوع ساختمان ها بشدت افزایش یابد بنابراین دیگر استفاده از وسایل و دستگاه هایی که میزان مصرف انرژی، خصوصا انرژی الکتریکی آنان زیاد بوده، مقرون بصرف نخواهد بود. تحولات ذکر شده، انقلابی در صنایع تهویه مطبوع و تبرید ایجاد نمود. بدین ترتیب نسل جدیدی از محصولات با تغییرات عمده در سیکل و سیستم کارکرد اختراع و ابداع گردید. نسل جدید تولیدات با مصرف کمتر انرژی، بازده بیشتر داشته و با بهره گیری از پیشرفتهای علمی و دستاوردهای جدید آن، استهلاک کمتر، عمر طولانی تر و در مجموع هزینه نگهداری کمتر را برای مصرف کنندگان به ارمغان آورده است.
چیلرها از جمله تجهیزات بسیار مهم در سرمایش هستند که بطور کلی به 2 دسته تراکمی و جذبی تقسیم می شوند بطور کلی چیلرهای تراکمی از انرژی الکتریکی و چیلرهای جذبی از انرژی حرارتی بعنوان منبع اصلی برای ایجاد سرمایش استفاده می کنند. بدین ترتیب چیلرهای جذبی وارد بازار گردید که نسبت به چیلرهای رفت و برگشتی و سانتریفوژ مصرف برق بسیار کمتری دارند، برای مثال در چیلرهای تراکمی برای تامین یک تن بار برودتی در هر ساعت یک کیلو وات برق مصرف می شود در حالی که در چیلرهای جذبی برای همین مقدار برودت با تفاوتی بسیار زیاد، تقریبا 06/0 کیلو وات در ساعت برق مصرف می گردد. فناوری تبرید جذبی روش عالی برای تهویه مطبوع مرکزی در تاسیساتی است که ظرفیت دیگ اضافی داشته و می توانند بخار یا آب داغ مورد نیاز برای راه اندازی چیلر را تامین نمایند. در سیستم های جذبی غالبا از آب بعنوان مبرد استفاده می شود. گرمای مورد نیاز برای کارکرد این چیلرها بطور مستقیم از گاز طبیعی یا گازوئیل تامین می گردد. منابع غیرمستقیم گرما در چیلرهای جذبی عبارتند از آب داغ بخار پر فشار و کم فشار. بر این اساس تولیدکنندگان مختلف در جهان سر نوع اصلی چیلر جذبی ارائه می نمایند که عبارتند از: شعله مستقیم، بخار و آب داغ: در مقاله حاضر به بررسی عملکرد کلی سیکل های جذبی و شرح کاملی از آن در حالتهای سرمایش، گرمایش و آب گرم بهداشتی، همچنین به تشریح نمونه ای از سیکل های تبرید جذبی تک اثره، دو اثره بخار و شعله مستقیم ساخت شرکت ابارا ژاپن که عمده ترین سازنده و صادرکننده چیلرهای جذبی در این کشور می باشد پرداخته شده و راهکارهای عمده بهینه سازی مصرف انرژی در سیکل های مختلف بررسی شده است.

در یک مطالعه تجربی عملکرد حرارتی یک برج خنک کن تحت فشار مورد استفاده در یک سیستم نمک زدایی خورشیدی مورد بررسی قرارگرفته است. این سامانه تقطیری بر اساس عملیات واحد صنعتی رطوبت دهی- رطوبت گیری هوا کار می کند. برج خنک کن مزبور از نوع جریان مرطوب ناهمسو می باشد که با مواد فیلمی فشرده پر شده است.
در کار حاضر، متغیرهای اندازه گیری به کمک نسبت دادن محدوده گسترده ای از نرخ شارش جرمی هوا و آب تعیین گردیدند. مضافا، برای چندین دمای آب ورودی، مشخصات و بهره برج ارزیابی شده و نتیجه به یاری معرفی کمیت نسبی نرخ شارش جرمی آب به هوا بیان می گردد. نتایج نشان می دهد که با افزایش نسبتL/G، تعداد واحد انتقال یا مشخصه برج شامل ترکیب ریاضی چند متغیر به فرم KaV/L کاهش می یابد.