معرفی کامل چیلر دو اثره + مزایای آن نسبت به تک اثر

چیلر دو اثره (double effect chiller) از چیلرهای جذبی است که نسل پیشرفته تر چیلر تک اثره به شمار می آید. این چیلر دارای عملکرد پیچیده ای بوده و از بخش های متعددی تشکیل شده است.

ساخت و طراحی این چیلرها دارای سختی های بیشماری است اما بازده و منبع انرژی آن ها جزو مزایایی است که نمی توان از آن ها چشم پوشی کرد. استفاده از این چیلرها به مرور زمان در حال گسترش است. اگر شما نیز در مورد این چیلرها کنجکاو هستید، با ما همراه باشید تا در این مقاله با روش کار و مزایای آن ها آشنا شویم.

چیلر دو اثره چیست و چگونه کار می کند؟

چیلر دو اثره نسل پیشرفته تر چیلرهای جذبی تک اثره لیتیوم بروماید است. این چیلرها دارای ضریب عملکرد بالاتری بوده و می توانند انرژی ورودی را به صورت موثرتر جذب کنند.

نحوه کار این چیلرها مشابه چیلرهای تک اثره است؛ با این تفاوت که چند بخش دیگر به چرخه تبرید جذبی اضافه می شود. بنابراین برای درک نحوه کار چیلر دو اثره، ابتدا باید بدانیم چیلرهای جذبی تک اثره چگونه کار می کنند.

در چیلر جذبی که در شکل زیر نشان داده شده است، مبرد در نقطه A به صورت سیال دوفازی سرد وارد اواپراتور می شود. گرما از یک منبع نسبتا گرم که معمولا آب است، به مبرد منتقل شده و باعث جوشش مبرد و تبدیل آن به بخار می شود.

بخش اواپراتور چیلر جذبی همانند چیلر تراکمی است و در صورتی که این دو چرخه را با هم مقایسه کنیم، جذب کننده چیلر جذبی همانند بخش مکش کمپرسور در چیلر تراکمی است. بخار خروجی از اواپراتور (نقطه B) وارد جذب کننده شده و در محلول جذب کننده حل می شود.

سپس پمپ، این محلول را به سمت بخش پرفشار سیستم (نقطه C) منتقل می کند. ژنراتور، بخشی است که انرژی ورودی به چرخه را به صورت گرما دریافت می کند. در این بخش، مبرد دوباره به بخار تبدیل می شود؛ با این تفاوت که فشار آن در نقطه C بیشتر از نقطه A است.

سپس بخار مبرد وارد کندانسور شده و در این بخش، بخار با انتقال گرما به محیط تبدیل به مایع می شود (نقطه D). پس از این، بخار به شیر انبساط رسیده و با افت ناگهانی فشار، به سیال دوفازی با فشار و دمای پایین تبدیل شده و آماده انتفال سرما به سیال بیرون از اواپرتور می شود. سپس چرخه دوباره تکرار می شود تا چیلر جذبی بتواند فرایند سرمایش را به صورت پیوسته انجام دهد. شما میتوانید برای آگاهی بیشتر درباره چیلر مقاله راه های موثر افزایش راندمان چیلر را مطالعه کنید.

چیلر دو اثره دارای یک ژنراتور، مبدل حرارتی و پمپ اضافی نسبت به چیلر تک اثره ای است که بررسی کردیم. ژنراتور دما بالا می تواند از آب یا بخار داغ به عنوان منبع گرما استفاده کند که به این نوع، چیلر دو اثره شعله غیرمستقیم (indirect-fired) گفته می شود.

همچنین از انواع سوخت نیز برای فراهم کردن گرمای موردنیاز این چیلرها استفاده می شود که به آن چیلر جذبی شعله مستقیم (direct-fired) گفته می شود.

در ژنراتور دمابالا، بخار با دمای بسیار بالا یا آب داغ از لوله هایی عبور می کند که در محلول جذب کننده با غلظت متوسط غوطه ور شده اند. محلول درون جذب کننده، گرما را دریافت کرده و شروع به جوشیدن می کند. در این شرایط، مبرد داخل محلول جدا شده و به بخار تبدیل می شود. با خروج مبرد از محلول، غلظت محلول افزایش یافته و به جذب کننده بازمی گردد.

در چیلر دو اثره، بخار مبرد با دمای بالا که در ژنراتور دمابالا تولید شده است، به سمت ژنراتور دما پایین حرکت می کند. در ژنراتور دماپایین، از درون لوله ها به جای آب گرم یا بخار داغ، مبرد تولید شده در ژنراتور دمابالا جریان دارد.

این مبرد، گرمای خود را به محلول رقیق تر این ژنراتور داده و مبرد موجود در محلول جذب کننده ژنراتور دماپایین، بخار می شود. با بخار شدن این مبرد، غلظت محلول رقیق تر، افزایش یافته و این محلول به جذب کننده بازمی گردد. بخار مبردی که در ژنراتور دماپایین تولید می شود، به سمت کندانسور حرکت می کند.

علاوه بر این، مبردی که در درون لوله های ژنراتور دماپایین گرمای خود را به محلول رقیق تر داده و به مایع تبدیل شده است نیز به سمت کندانسور حرکت می کند.

پس از آن مبرد به ترتیب از کندانسور، شیر انبساط، اواپراتور و جذب کننده عبور می کند. تمام این مراحل چیلر دو اثره همانند چیلر تک اثره انجام می شود و هیچ تفاوتی با آن ندارد.

پمپ ژنراتور دماپایین، محلول رقیق جذب کننده را به ژنراتور دماپایین ارسال می کند تا دوباره دمای آن افزایش یابد. این محلول رقیق و سرد از مبدل حرارتی دماپایین عبور می کند تا دمای آن به وسیله محلول غلیظ گرم که از دو ژنراتور بازمی گردد، افزایش یابد.

پمپ ژنراتور دمابالا قسمتی از محلول با غلظت متوسط را از ژنراتور دماپایین برداشته و به ژنراتور دمابالا می فرستد. مقداری از این محلول با غلظت متوسط و دمای پایین تر از مبدل حرارتی دمابالا عبور می کند تا توسط محلول غلیظی که از ژنراتور دمابالا بازمی گردد، گرم شود.

این فرایند باعث می شود تا انرژی مصرفی برای جوشاندن مبرد بازگشته از ژنراتور دمابالا، کاهش یابد. پیش خنک کاری محلول غلیظ که به جذب کننده بازمی گردد، نرخ دبی آب خنک کاری را که برای جذب کننده نیاز است، کاهش می دهد.

چیلر دو اثره که در شکل زیر نشان داده شده است، توسط بخار داغ کار کرده و به یک مبدل حرارتی اضافی نیاز دارد. این مبدل حرارتی، گرمای بخار داغ چگالیده شده را که از ژنراتور دمابالا به محلول با غلظت متوسط که به ژنراتور دمابالا بازمی گردد، منتقل می کند.

توجه داشته باشید که این مبدل حرارتی موازی با مبدل حرارتی دمابالا بوده و از هر کدام از این مبدل ها، تنها بخشی از محلول عبور می کند. در صورتی که منبع گرما، آب داغ باشد، این مبدل حرارتی اضافی وجود نخواهد داشت.

محلول غلیظ خنک شده که از مبدل حرارتی ( با انواع مبدل حرارتی بیشتر آشنا شوید. ) دمابالا عبور می کند، با بقیه محلول با غلظت متوسطی که از ژنراتور دماپایین بازمی گردد، قبل از رسیدن به مبدل حرارتی دماپایین، مخلوط می شود.

مزایای چیلر دواثره نسبت به چیلر تک اثره

مهم ترین مزیت چیلر دو اثره نسبت به چیلر جذبی معمولی، بازده بیشتر آن و نیاز به انرژی کمتر است. بازده چیلرها با کمیتی به نام ضریب عملکرد تعریف می شود که عبارت است از میزان خنک کاری تولیدی به کار ورودی.

در چیلرهای تراکمی، کار ورودی همان انرژی الکتریکی مصرفی در کمپرسور است اما در چیلرهای جذبی، این انرژی همان انرژی گرمایشی ژنراتور است.

ضریب عملکرد چیلرهای جذبی تک اثره بین 0.3 تا 0.8 است اما چیلر دو اثره دارای ضریب عملکردی بین 1 تا 1.3 است. این نکته نشان می دهد که چیلرهای جذبی دو اثره می توانند به صورت متوسط به ازای انرژی ورودی یکسان، دو برابر سیال سرد تولید کنند. به بیان دیگر، مصرف انرژی چیلر دو اثره، بین 30 تا 50 درصد پایین تر از چیلر تک اثره است.

کاربردهای چیلر دواثره

مهم ترین ویژگی چیلر دو اثره، منبع انرژی ورودی آن است که از نوع انرژی حرارتی است. بنابراین چیلرهای دو اثره مانند سایر چیلرهای جذبی، برای کابردهایی استفاده می شوند که منبع انرژی حرارتی از قبل وجود داشته باشد و یا دسترسی به انرژی الکتریکی برای راه اندازی چیلر تراکمی، امکان پذیر نباشد.

بنابراین کارخانه ها، نیروگاه ها، پالایشگاه ها و پتروشیمی ها که منبع حرارتی در دست دارند، گزینه های خوبی برای استفاده از این چیلرها هستند. همچنین محل هایی که به دور از شبکه الکتریکی هستند، از سایر گزینه های مناسب برای کاربرد چیلر دو اثره به حساب می آیند.

سخن آخر

چیلر دو اثره جزو سیستم های تبریدی است که فناوری بسیار بالایی داشته و بازده آن، باعث می شود تا استفاده از این نوع چیلرها برای تمام افرادی که به مصرف انرژی حساس هستند، جذابیت داشته باشد.

این چیلر می تواند از انواع منابع انرژی گرمایشی استفاده کند و به همین دلیل با بسیاری از شرایط، سازگاری دارد. با وجود اینکه امروزه چیلرهای جذبی استفاده زیادی ندارند، به مرور زمان و با نیاز به انرژی های پایدار و سبز، استفاده از این چیلرها رایج تر خواهد شد.