چیلر تراکمی اسکرو چیست ؟

چیلر تراکمی اسکرو چیست ؟

چیلر تراکمی اسکرو از دسته سیستم های تبرید و تهویه مطبوع است که بر اساس نوع کمپرسور آن نام گذاری شده است. در این چیلر انواع قطعات شامل کمپرسور مارپیچی یا اسکرو، کندانسور، انواع فن زیلابگ یا فن ebm  و سایر اجزای کاربردی استفاده شده است. در این مقاله از سلام سرما بیشتر در مورد چیلر تراکمی اسکرو طرز کار آن صحبت می کنیم.

چیلر اسکرو چیست؟

در حال حاضر با پیشرفت تکنولوژی  در صنعت تهویه مطبوع، چیلرهای تراکمی جدیدی طراحی و تولید شده اند که در آن سیال به وسیله کمپرسور اسکرو سیستم تهویه فشرده سازی و متراکم می گردد. این فرآیند متراکم سازی توسط روتور صورت می گیرد و در سیکل تبرید چیلرها از کمپرسور اسکرو یا مارپیچی استفاده می شود. در مقایسه با چیلرهای دیگر چیلر تراکمی اسکرو دارای مزایایی زیادی است که از جمله می توان به قرار گرفتن این چیلر تحت بار تدریجی متناسب با میزان برودت اشاره کرد. در نتیجه مصرف برق چیلر اسکرو بسیار بهینه سازی شده و استهلاک دستگاه کاهش پیدا می کند.

در کنار این مزیت، تنها عیب چیلر تراکمی اسکرو قیمت بالای آن است که برای مصارف کوچک صرفه اقتصادی ندارد. طراحی این نوع چیلر در ظرفیت های 25 تا 450 تن تبرید انجام می شود و برای ظرفیت های بالاتر نیز می توان آن ها را تا ظرفیت 800 تن تبرید نیز طراحی و تولید کرد.

نحوه کار چیلر تراکمی اسکرو

برای خنک کاری سیالی مثل آب در این سیستم، کمپرسور وظیفه دارد مبرد گازی را در چرخه تبرید فشرده سازی نماید. بعد از این مرحله باید آن را به قسمت های دیگر چیلر شامل کندانسور ، شیر انبساط و اواپراتور هدایت کند تا یک چرخه تبرید کامل گردد و آب دمای خود را از دست بدهد. بعد از اینکه کمپرسور مبرد گازی را از طریق لوله ای مسی به سوی کندانسور فرستاد، مبرد حرارت خود را در آنجا از دست داده و تغییر فاز از گاز به مایع می دهد. درمرحله بعد از شیر انبساط عبور می کند و به اواپراتور وارد می شود، در اینجا مبرد حرارت آب را می گیرد تا دمای آن کاهش یابد. در نهایت این چرخه به صورت مداوم تکرار می شود تا سیکل تبرید هر مرتبه کامل شود و سپس آغاز گردد.

نکته مهم: کندانسور چیلر تراکمی می تواند از نوع آب خنک و مدل شل اند تیوب باشد یا از نوع هوا خنک انتخاب شود که دارای فن خنک کننده می باشد. اواپراتور نیز مکانی است که در آن سردسازی آب توسط مبرد انجام می شود.

اجزای اصلی چیلر تراکمی اسکرو

اجزای اصلی و مهمی که در یک چیلر تراکمی اسکرو به کار رفته شامل کمپرسور، کندانسور ، شیر انبساط ، اواپراتور چیلر ، تابلو برق ، سیستم کنترلی و محفظه آب می باشند. برای بررسی عملکرد و راندمان در یک چیلرتراکمی اسکرو باید به کیفیت اجزای اصلی آن و نحوه طراحی و ساخت آن توجه کرد. ظراحی و ساخت این سیستم به کندانسور آب خنک و اواپراتور بستگی دارد. سازه به کار رفته در ساخت اواپراتور می تواند در بهبود عملکرد سرمایشی چیلر تراکمی اسکرو نقش زیادی دارد. همچنین کیفیت نهایی این نوع چیلر به  نوع و کیفیت مواد و متریال به کار رفته در ساخت چیلر و اجزای آن بسیار مؤثر است.

معمولا در ساختار تمام چیلرهای خنک کننده یکی از انواع کمپرسورها شامل  اسکرال ، پیستونی و سانتریفیوژ استفاده می شود. تفاوت چیلرهای تراکمی با یکدیگر در نوع کمپرسور به کار رفته در آن ها می باشد. مثلا ممکن است یک چیلر اسکرو تراکمی آب خنک (دارای کندانسور آب خنک) به کمپرسور نوع اسکرو شرکت بیتزر  مجهز باشد. همچنین نوع و برند فنی که در این سیستم های سرمایشی استفاده می شود متفاوت است و از انواع فن ها شامل فن زیلابگ و فن ebm  می توان در آن ها استفاده کرد.

دو شرکت بیتزر آلمانی و شرکت هنبل تایوان از مهم ترین مجموعه های تولید کننده و طراح کمپرسورهای اسکرو در دنیا می باشند. برای اینکه بتوانیم بهتر با چیلر تراکمی اسکرو آشنا شویم باید ابتدا نوع کمپرسور استفاده شده در آن را به درستی بشناسیم.

کمپرسور چیلر اسکرو چیست؟

کمپرسور اسکرو یا مارپیچی در طیف وسیعی از چیلرهای تراکمی به منظور فشرده سازی مبرد سیکل تبرید استفاده می شود. این نوع کمپرسورها به شکل تک مارپیچ و چند مارپیچ برای کار در ظرفیت های تا 500 تن تولید می گردد. برای انجام فرایند متراکم سازی، کمپرسور اسکرو مجهز به یک یا چند روتور می باشد؛ که گاز مکش با چرخش روتور مارپیچی می تواند فشرده شود. این کمپرسور در مقایسه با کمپرسور رفت و برگشتی دارای مزیت است زیرا قطعات آن کمترین حرکات را دارند. کمپرسور چیلر تراکمی اسکرو می تواند کار متراکم سازی مقدار ثابتی از گاز را در یک محفظه تراکم انجام دهد؛ از این جهت جابجایی در آن از نوع مثبت می باشد. این کمپرسور در بارگذاری جزئی دارای قابلیت اعتماد بالا و عملکرد خوبی است و بنابراین مورد استقبال فراوانی قرار گرفته است. همچنین این کمپرسور به صورت  تک روتور یا چند روتور طراحی می شود و به منظور کاهش ظرفیت، این کمپرسور می تواند میزان حجم گاز در حال تراکم را به وسیله مکانیسم شیر یک‌طرفه یا شیر سولونوئید تغییر دهد و تخلیه گردد.

ساختار کمپرسور چیلر تراکمی اسکرو

در کمپرسورهای چیلر تراکمی اسکرو دو محور مارپیچی که در محوری ثابت به موازات هم قرارگرفته اند، وجود دارند. روتورها می چرخند و مرتاکم شدن گاز با کاهش حجم مستقیم بین دو روتور می شوند. کمپرسور اسکرو به صورت کمپرسور آب بندی شده نیمه بسته وجود دارد و در محدوده ولتاژ40 تا 1000 اسب بخار و با هر دو استاندارد جهانی شامل EEE و AIEE قابلیت کار کردن را دارد. در بعضی مواقع در چیلر تراکمی اسکرو می توان از کمپرسورهای تک مارپیچ نیز استفاده کرد؛ در این نوع کمپرسور برای متراکم سازی مبرد، سیال در سرتاسر دو چرخ ستاره ای  با تکیه بر چرخش یک محور مارپیچ حرکت می کند.

 عملکرد  کمپرسور چیلر اسکرو

نحوه عملکرد کمپرسور اسکرو در چیلرهای تراکمی به این صورت است که به منظور فشرده سازی سیال مبرد در آن ها، دو شبکه مارپیچی ستاره ای به نام روتور به کار گرفته می شوند. دو نوع کمپرسور اسکرو دوار خشک و کمپرسور اسکرو سیلابی وجود دارد که در نوع اول چرخ ‌دنده‌ های مخصوص مشابه تسمه تایم وظیفه حفظ هماهنگی دقیق بین روتور های نر و ماده بر عهده دارند. همچنین در کمپرسور نوع دوم اتصال فضای بین روتورها توسط روغن روانکاوی انجام می شود و فضای روغن بوجود آمده وظیفه تامین آب‌بندی هیدرولیکی و انتقال انرژی مکانیکی بین هر دو روتور محرک و روتور اصلی را دارد.

فرایند فشرده سازی مبرد به وسیله چرخش روتور دوار به این شکل است که گاز به بخش مکش کمپرسور وارد شده و با چرخش مارپیچی در سرتاسر شیارها حرکت می کند. در سراسر کمپرسور شبکه روتورها به گاز نیرو وارد کرده و در پایان از بخش انتهایی مارپیچ ها گاز خارج می گردد.

ممکن است در اثر کاهش روغن در کمپرسور چیلر اسکرو به بعضی از قطعات و یاتاقان ها خسارت وارد شود. که برای حل مشکل بایستی در دوره های زمانی مشخص در چیلر فشار روغن و مقدار آن کنترل شود.

کمپرسور چیلر اسکرو در مقایسه با روتورهای دمنده، با پروفایل های متفاوتی بر روی دو روتور ساخته می شود. به طوری که درگیری بین لبه های روتور نر که به شکل محدب هستند با بخش مقعر روتور ماده بوجود می آید. چون در روتور نر تعداد لبه های کمتر از روتور ماده است، روتور نر سرعت چرخش بیشتری دارد.

مزایا و معایب چیلر تراکمی اسکرو

برای چیلر تراکمی اسکرو مزایایی بسیاری برشمرده اند؛ اما این سیستم دارای قیمت بالایی در مقایسه با سایر چیلرها و سیستم های تهویه مطبوع است که عیبی برای این سیستم محسوب می شود.

• چیلر تراکمی اسکرو دارای هزینه کم تعمیرات و نگهداری است.
• این چیلر به دلیل داشتن تعداد کم قطعات لغزنده و متحرک، قابلیت تعمیر آسانی دارد.
• جریان گاز مبرد در چیلر تراکمی اسکرو به ‌صورت آرام و پیوسته است.
• از لحاظ  ابعاد و اندازه، چیلر اسکرو نسبت به سایر چیلرهای تراکمی دارای وزن کمتر و اندازه کوچکتری می باشد.
• چنانچه مشکل برگشت مایع به کمپرسور رخ دهد، چیلر تراکمی اسکرو آسیب کمتری خواهد دید.
• چیلرهای تراکمی اسکرو دارای بازده حجمی بالایی می باشند.
• در هر دو حالت بار کامل و بار جزئی، چیلر تراکمی اسکرو راندمان بالایی دارد. اما راندمان چیلر سانتریفیوژ فقط در حالت تمام بار زیاد است.
• کنترل ظرفیت در چیلر تراکمی اسکرو سبب کاهش مصرف انرژی می گردد.
• چیلر تراکمی اسکرو صدا و ارتعاش کمتری در مقایسه با سایر چیلرها تولید می کند.
• کمپرسور این چیلر نسبت به سایر کمپرسورها دارای عمر طولانی و قابلیت اطمینان بالاتری است.
• چیلر تراکمی اسکرو دارای ضریب عملکرد بالاتری در مقایسه با سایر چیلرها می باشد.

جمع بندی بحث چیلر تراکمی اسکرو

علت نام گذاری چیلرها به نوع کمپرسوری که در ساختار آن ها استفاده می شود، بر می گردد. این چیلرها کمپرسوری از نوع اسکرو دارند که نسبت به سایر انواع کمپرسورها مزیت های مهمی دارد. در این مقاله ضمن معرفی ساختار و نحوه کارکرد چیلر تراکمی اسکرو، توضیحاتی هم در مورد عملکرد کمپرسور اسکرو و ساختار آن بیان کردیم.