اواپراتور چیلر تراکمی از بخش های مهم چیلر و سیستم های تبرید است و نوعی مبدل حرارتی به شمار می رود که در انواع مختلفی طراحی و ساخته می شود. این مبدل حرارتی به منظور سرد کردن آب سیستم وظیفه دارد حرارت را از آب سیستم و محیط جذب کند و آن را به مبرد یا سیال مایع در حال تبخیر در اواپراتور منتقل نماید تا آب سرد تولید شود. زمانی که تبخیر سیال در نتیجه جذب گرما به پایان می رسد از اپراتور به سمت کمپرسور منتقل می شود. سطح اپراتور چیلر تراکمی از جنس مس ساخته می شود و برای جلوگیری از خوردگی مس توسط سیالات اسیدی در ساخت این اپراتور مواد دیگری نیز استفاده می گردد.
انواع اواپراتور چیلر تراکمی
اواپراتورها مانند کندانسورها و کمپرسورها دارای دسته بندی ها و انواع مختلفی هستند. این اواپراتورها را از لحاظ نوع انتقال حرارت، نوع جریان ماده مبرد و صفحه انتقال حرارت به دسته های مختلفی می توان تقسیم بندی کرد. اپراتورهایی که در چیلرهای تراکمی به کار می روند در دو دسته انبساط مستقیم و سیلابی تقسیم بندی می شوند.
-
اواپراتور انبساط مستقیم چیلر تراکمی
دراواپراتور نوع انبساط مستقیم در چیلرهای تراکمی دارای ظرفیت پایین استفاده می شوند و در آن ها ماده مبرد یا سیال در حالت بخار سوپرهیت از اپراتور خارج می گردد. همچنین جریان آب در این اپراتورها در بیرون از لوله ها جریان دارد و می تواند با لوله های متعددی در ارتباط باشد. چنین ساختاری اپراتور چیلر تراکمی را در موقع آلوده شدن آب یا ایجاد رسوب در سطوح دچار مشکل می کند. در این شرایط برای از بین بردن آلودگی ها نمی توان به شکل مکانیکی عمل کرد و باید با استفاده از مواد شیمیایی آلودگی را بر طرف کرد.
نمونه ای از اوپراتورهای انبساط مستقیم، اوپراتور پوسته و کویل چیلر تراکمی یا شل اند کویل است که این نوع اوپراتور چیلر تراکمی برای ظرفیت های کم استفاده می شوند و طراحی آن ها بر اساس انبساط مستقیم است. بطوری که در این اوپراتورها ماده مبرد در داخل لوله جریان دارشته و آب در پوسته گردش می کند.
-
اواپراتور سیلابی چیلر تراکمی
نحوه عملکرد این اوپراتوره به این صورت است که سیال مبرد از قسمت پایین وارد اوپراتور چیلر تراکمی شد و آب در داخل لوله ها جریان می یابد. به دلیل اینکه به طور کامل لوله ها در تماس سیال مبرد هستند بنابراین انتقال حرارت بیشتری صورت می گیرد. به دلیل اینکه در اوپراتورهای سیلابی ماده مبرد بیشتری شارژ می شود باید نشتی های سیستم با دقت بیشتری بررسی گردد.
در فرایند انتقال حرارت اوپراتور ماده مبرد گازی شکل نقش مستقیمی ندارد زیرا گاز تولیدی در طول فرایند انبساط توسط کمپرسور به شکل مستقیم مکش می شود. بنابراین می تواند ابعاد اوپراتور سیلابی کوچک طراحی گردد. در اوپراتورهای سیلابی بعد از عبور سیال از یک شیر انبساط وارد یک مخزن می شود. سپس از زیر آن وارد اوپراتور شده و با گرفتن گرما تبخیر می شود. در نتیجه مجدد ماده مبرد به مخزن برگشت داده شده و گاز تولیدی توسط کمپرسور مکیده می شود. چنانچه سیال مبرد بطور کامل تبخیر نشده و مقداری به حالت مایع باشد مجددا وارد چرخه اوپراتور می شود.
کاربرد این مدل اپراتور در سیستم های بزرگ است و برای پاکسازی و تمیز کردن آن ها باید به صورت فیزیکی و از روش های مختلفی استفاده کرد. چون آب در چیلرها در یک سیکل بسته جریان دارد بنابراین احتمال آلودگی آب به حداقل می رسد. در صورتی که آب به طور مستقیم با محیط اطراف در ارتباط باشد می تواند آلوده شود برای مثال اگر آب در یک فرآیند تولیدی و به منظور خنک سازی دستگاهها استفاده شود ممکن است دچار آلودگی شود.
نمونه ای از اوپراتور چیلر تراکمی سیلابی نوع پوسته و کویل است که در آن آب در داخل لولهها به جریان در میآید. استفاده از این نوع اوپراتور متداول نیست و به ندرت در چیلرها به کار می رود.
- اواپراتور پوسته و لوله چیلر تراکمی (شل اند تیوب)
این نوع اوپراتورهای می تواند در هر دو نوع اوپراتور انبساط مستقیم و سیلابی طراحی و تولید شود. در ساختار اوپراتور پوسته و لوله ، یک پوسته و تعداد زیادی لوله که به طور موازی قرار میگیرند وجود دارد. در اوپراتور پوسته و لوله چیلر تراکمی انبساط مستقیم، ماده در داخل لولهها جریان دارد و در نوع سیلابی اوپراتور پوسته و لوله چیلر تراکمی ماده مبرد در داخل پوسته جریان می یابد.
این اوپراتورها دارای ویژگی های چون بازدهی بالا، ابعاد کم و راحت و ساده بودن تعمیر و نگهداری هستند و در در سیستمهای متوسط تا بزرگ تبرید کاربرد دارند.
- اواپراتور پوسته و لوله (shell and tube)
در ساختار این نوع اوپراتور چیلر تراکمی یک مخزن استوانه ای به عنوان پوسته وجود دارد که در داخل آن لوله های مسی قرار دارند و در داخل این لوله ها سیال مبرد وجود داشته و آب در اطراف لوله ها جریان می یابد. نحوه عملکر اوپراتور پوسته ولوله به این شکل است که از طریق جداره های خارجی لوله های مسی، مبرد در حال تبخیر می تواند حرارت را از آب بگیرد و آب را سرد کند.
از پرکاربردترین اوپراتورها محسوب می شوند که دارای ساختاری مستحکم در برابر فشارها و درجه حرارت های بالا است و در عین حال دارای قیمت کمتری در مقایسه با سایر اوپراتورهای چیلر تراکمی هستند.
برای افزایش نرخ انتقال حرارت در این اوپراتورها، صفحاتی به نام بافل (Baffles) در فواصل معین در داخل پوسته قرار می گیرند تا جریان آشفته ای از آب را ایجاد کرده و سبب افزایش نرخ انتقال حرارت گردد.
هنگام ساخت اوپراتور چیلر در صورت نیاز به منظور بهبود انتقال حرارت و ایجاد جریان آشفته، ستاره های پنج پر آلومینیومی درون لوله های مسی قرار داده می شوند و برای اینکه این ستاره ها به جداره داخلی محکم بچسبند و در حین عبور سیال از داخل لوله ها، حرکت نکنند آن ها را از یک غلطک عبور می دهند. در نتیجه در قسمت هایی که مبرد جریان دارد سطوح انتقال افزایش می باید و عملکرد سیستم بالا می رود.
-
اواپراتور صفحه ای یا پلیتی (plate heat exchanger)
نحوه عملکرد این اوپراتورهای صفحه به این صورت است که تعداد زیادی صفحه از جنس استیل ضد زنگ در کنار هم و به صورت آبندی شده نسبت به هم قرار می گیرند. در فضای خالی بین صفحات این اوپراتور و با الگوی یکی در میان، سیال داغ و سیال سرد (آب) جریان می یابد و از طریق دیواره صفحات حرارت منتقل می شود. این اوپراتورهای صفحه ای در شرایطی که اختلاف دمای نزدیکی میان ماده مبرد در حال تبخیر و آب چیلر مورد نیاز باشد مورد استفاده قرار می گیرند. کاربرد اوپراتورهای صفحه ای یا پلیتی در برخی از چیلرها و مینی چیلرها بوده و استفاده از چیلرهایی با اواپراتور صفحهای در صنایع لبنیاتی برای خنک کردن شیر متداول است.
سطح تبادل کننده حرارت در این نوع اوپراتورها نسبت به نوع پوسته و لوله بیشتر است، این اوپراتورها می توانند در ابعاد کوچکتر حرارت زیادی را منتقل کنند و دارای قیمت بیشتری نسبت به اوپراتورهای پوسته و لوله هستند ولی به اندازه این اوپراتورها قابلیت تحمل فشارهای بالا را ندارد. اوپراتورهای صفحه ای چیلر تراکمی در حجم مشابه، به نسبت اواپراتورهای شل اند تیوب به شارژ ماده مبرد کمتری نیاز دارند.
پاکسازی اوپراتورهای پلیتی ساده بوده و می توان براحتی آن ها را بعد از تمیزکاری سر هم کرد. برای کم و زیاد کردن تعداد صفحات در این اوپراتور می توان ظرفیت آن را تغییر داد
اکنون این دو نوع اوپراتور چیلر تراکمی صفحه ای یا پلیتی و اواپراتور پوسته و لوله در صنعت چیلر سازی ایران توسط شرکت های سازنده چیلر استفاده می شود.
صفحات Baffles دارای چهار نقش مهم به شرح زیر هستند :
- نگهداری تیوب ها (لوله های مسی) در محل خود به هنگام ساخت و کار
- جلوگیری از ارتعاشات تیوب ها که توسط جریان سیال به وجود می آید.
- دادن حرکت مارپیچی به سیال و تقریبا عمود بر اجتماع تیوب ها برای بدست آوردن حداکثر میزان تبادل حرارت
- افزایش راندمان انتقال حرارت به خاطر بوجود آمدن جریان مغشوش
اواپراتور چیلر تراکمی
اواپراتور چیلر تراکمی
اواپراتور چیلر تراکمی
اواپراتور چیلر تراکمی
اواپراتور چیلر تراکمی
اواپراتور چیلر تراکمی
اواپراتور چیلر تراکمی
اواپراتور چیلر تراکمی
اواپراتور چیلر تراکمی
اواپراتور چیلر تراکمی
اواپراتور چیلر تراکمی
اواپراتور چیلر تراکمی
