آشنايي با چيلر

فهرست
انرژي الكتريكي سبز خورشيدي
گرايش حرارات و سيالات
مکانیک سیالات
تاریخچه
سیالات
استاتیک سیالات
جریان با سطح آزاد
مکانیک سیالات محاسباتی
چيلر جذبي
چيلر تراکمي
مشخصات فنی و بهای چيلرهای آبي – تراکمي موجود در بازار

انرژي الكتريكي سبز خورشيدي
در ۱۰۰ سال اخير، افزايش مصرف سوختهاي فسيلي منجر به بالاتر رفتن غلظت اتمسفري دي اكسيد كربن تا ۳۰شده اس ت تا آنجا كه ۴۲ % از انرژي مورد نياز، از سوختها ي فسيلي ( نفت و گاز و )… تأمين ميشود و پيش بيني شده است تا سال ۲۰۱۰ ميلادي، آسيا به بزرگترين مصرف كننده انرژي در دنيا تبديل خواهد شد.

در كشور ما نيز %۳۸ سوخت مصرفي به ساختمانها اختصاص داده شده كه در كنار هزينه هاي بالاي آن براي مصرف كننده، با خطر روبه اتمام بودن منابع و آلودگي محيط زيست همراه است كه اين مهم استفاده از سرچشمه هاي تجديدپذير انرژي را واجب ميگرداند.از آنجا كه اين انرژيهاي تجديدپذير منجر به توليد مقادير بسيار بسيار ناچيزي و در برخي موارد هيچ نوع از گازهاي گلخانه اي ميگردند؛ لذا يكي از سوختهايي كه به زودي در دنيا رتبه اول مصرف را به خود اختصاص ميدهد، انرژي الكتريكي سبز خورشيدي ميباشد.

جالب است كه بدانيم مقدار انرژي دريافتي زمين از خورشيد در هر ۱۵ دقيقه،برابر با مقدار انرژي مصرفي تمام كشورهاست.با اين تفاسير امروزه مشاهده ميشود كه ژاپن با توليدبيش ا ز ۴۵ درصد انرژي خورشيدي در سطح بين المللي،بيشترين مقدار سلولهاي خورشيدي نصب شده را بر حسب تعداد افراد كشور خود دارا است. همچنين بعد از ژاپن،كشورهاي اروپايي و ايالا ت متحده امريكا نيز قابل ملاحظه ترين بازارهاي بهر ه بري از انرژي سبز را تحت پوشش داشته و اهميت آن به حدي رسيده است كه كشو ر آلمان بخشي از ماليات دريافتي از مردم خود ر ا صرف سرمايه گذاري در اين زمينه مينمايد.

در اين مقاله نيز سعي شده است كه با معرفي عملكرد سيستمهاي وابسته به انرژي خورشيدي و بررسي موقعيت فني – اقتصادي چيلرهاي جذبي( بعنوان سيستم تهويه مطبوع ساختما ن) ونحوه عملكرد پانلهاي هوشمند خورشيدي در طراحي و معماري مناسب ساختمانها، بر اين نكته تأكيد شود كه با واقع بودن ايران بر روي كمربند زرد كره زمين و با تكيه بر اين واقعيت كه ميزان كل انرژي خورشيدي كه به كشور ميتابد،بيش از ۳۰۰۰ برابر انرژي مورد نياز آن است و ميزان دريافت آفتاب سالانه در ايران، حدود ۱۰۰۰ برابر تمامي مصرف و صادرات سالانه انرژي كشور ميباشد.

لذا با طراحي بهينه سيستم هاي خورشيدي ،بجاي اختصاص يارانه به سوختهاي فناپذير فسيلي ميتوان با اقدام به ساخت سيستمهاي گرمايش و سرمايش خورشيدي در ساختمانها و نيز احداث نيروگاههاي انرژي خورشيدي در صنعت ميتوان به اين مهم دست يافت.از اين رو ما بايد در اول وارد بحث آشنايي با سيالات و گرايشات حرارتي شده سپس به معرفي دو نوع چيلر بپردازيم.

گرايش حرارات و سيالات
پيچيدگی و گستردگي علوم باعث شده شاخه هاي مختلف علمي و مهندسي پديد آيد.گرايش حرارت و سيالات همانطور که از نام آن پيداست از دو بخش اصلي تشكيل مي شود :
سيالات: که درس مكانيك سيالات درس پايه اين بحث مي باشد
حرارت : که دروس ترمو ديناميك و انتقال حرارت از دروس پايه اين بحث مي باشند
سه درس مهم و رياضييات ستونهاي اصلی اين گرايش را تشكيل مي دهند.

حال به تعريف اين سه درس مي پردازيم
ترمو ديناميك : يكي از دروس جذاب و شيرين دنياي مهندسي است و مي توان آن را دانش انرژي و انتروپي ناميد. به زبان عامه ترموديناميك علمي است که با گرما و كار و آن دسته از خواص مواد که با گرما و كار بستگي دارند سرو كاردارد ترمو ديناميك در طراحي اجزاي بخصوصي مانند : توربين بخار پيل سوختني انواع يخچالها موتور موشك موتورهاي احتراق داخلي و… مي باشد
انتقال حرارت : ترمو ديناميك در مورد حالات نهايي يك فرايند بحث مي كند اما در مورد ماهيت اندر كنش و نرخ زماني آن هيچ توضيحي نمي دهد اما در درس انتقال حرارت به گسترش تجزيه تحليلهاي ترمو ديناميكي از طريق مطالعه شيوه هاي انتقال حرارت و بدست آوردن روابطي براي محاسبه نرخ گرما مي پردازيم . مباحث ترمو ديناميك و انتقال حرارت مكمل يك ديگرند.

پديده انتقال حرارت در مسائل صنعتي روز كاربرد فراواني دارد به عنوان مثال انتقال گرما در رابطه با تبديل انرژي خورشيدي براي گرمايش و تهويه مطبوع و توليد توان الكتريكي اعم از شكافت هسته اي و گداخت هسته اي و …

مکانيک سيالات : بررسي و شناخت قوانين حاكم بر سيال است و براي هر کس که بخواهد با سيال برخورد عملي نمايد ضروري مي باشد . علم مكانيك سيالات عبارتند از درک عميق خواص سيالات و كاربرد قوانين اساسي ديناميك و ترمو ديناميك . دروس تهويه و تبريد , توربو ماشين , نيروگاه حرارتي , مكانيك گاز , موتورهاي احتراق داخلي و … همه با اين سه درس مذكوردر ارتباط مستقيم هستند .

مکانیک سیالات
یا شاره‌ها دانشی است که به بررسی شاره‌های ساکن و متحرک و برهمکنش میان آنها و اجسام ساکن یا متحرک واقع در داخل یا پیرامون آنها می‌‌پردازد
با توجه به این که استاتیک و تحرک شاره‌ها در طبیعت ، صنعت و زندگی روزمره انسان کاربرد فراوان دارد، لذا دانشمندان آزمایشهای گسترده و اغلب مبتکرانه را در این زمینه ترتیب می‌‌دهند. این آزمایشها بیشتر کاربرد صنعتی دارند و همین امر سبب ایجاد علمی ‌به نام مکانیک سیالات شده است. لازم به ذکر است که مکانیک سیالات محاسباتی ، در صنایع هوایی و ساخت سفینه‌های فضایی کاربرد دارد، به همین دلیل نیاز به تحقیقات و پژوهشهای علمی ‌و عملی در مکانیک سیالات وجود دارد.

تاریخچه
تا اوایل قرن بیستم مطالعه سیالات را اساسا دو گروه هیدرولیک‌دانان و ریاضیدانان، انجام می‌‌دادند. هیدرولیک‌دانان به صورت تجربی کار می‌‌کردند، در حالی که ریاضیدانان توجه خود را بر روشهای تحلیلی متمرکز کرده بودند. آزمایشهای وسیع و اغلب مبتکرانه گروه اول اطلاعات زیاد و ارزشمندی را در اختیار مهندس کاربردی آن روز قرار می‌‌داد. البته به علت عدم تعمیم یک نظریه کارآمد این نتایج دارای ارزش محدودی بودند. ریاضیدانان نیز با غفلت از اطلاعات تجربی مفروضات آن چنان ساده‌ای را در نظر می‌‌گرفتند که نتایج آنها گاه بطور کامل با واقعیت مغایرت داشت.

محققان برجسته‌ای مانند رینولدز ، فرود ، پرانتل و فن کارمان پی بردند که مطالعه سیالات باید آمیزه‌ای از نظریه و آزمایش باشد. این مطالعات سرآغازی برای رسیدن علم مکانیک سیالات به مرحله کنونی آن بوده است. تسهیلات جدید پژوهش و آزمون که ریاضیدانان و فیزیکدانان ، مهندسان و تکنیسین‌های ماهر در کار جمعی از آن استفاده می‌‌کنند، هر دو دیدگاه را به هم نزدیک می‌‌کند.

سیالات
سیال را ماده‌ای تعریف می‌کنند که وقتی تنش برشی هر چند کوچکی وجود داشته باشد، شکل آن بطور پیوسته تغییر کند. جسم جامد وقتی تحت تاثیر تنش برشی قرار بگیرد، تغییر مکان معینی می‌‌دهد، یا کاملا می‌‌شکند. مثلا قطعه جامد وقتی تحت تاثیر تنش برشی τ قرار بگیرد، تغییر شکلی می‌‌دهد که آن را با زاویه Δα مشخص کرده‌ایم. اگر به جای آن یک ذره سیال قرار داشت، Δα ثابتی وجود نداشت، حتی اگر تنش بینهایت کوچک می‌‌بود. در عوض تا وقتی که تنش برشی τ اعمال شود، یک تعییر شکل پیوسته ادامه دارد.

در موادی مانند پارافین که گاهی آنها را پلاستیک می‌‌نامیم، هر دو نوع تغییر شکل برشی را می‌‌توان یافت که اگر به مقدار معینی کمتر باشد، تغییر مکانهایی مشابه تغییر مکان جسم جامد بوجود می‌‌آید و اگر مقدار تنش برشی بیش از این مقدار باشد، به تغییر شکل پیوسته‌ای مشابه تغییر شکل سیال می‌‌انجامد. مقدار این تنش برشی حد فاصل ، به نوع و حالت ماده بستگی دارد.

استاتیک سیالات
اگر تمام ذرات یک سیال یا بی حرکت باشند، یا نسبت به یک دستگاه مختصات لخت بطور همسان سرعت ثابت داشته باشند، آن سیال را استاتیک در نظر می‌‌گیرند.

در سیال ساکن یا سیال در حال حرکت یکنواخت ، از آنجا که سیال نمی‌‌تواند بدون حرکت در برابر تنش برشی مقاومت کند، سیال ساکن لزوما باید بطور کامل از تنش برشی فارغ باشد. سیالی که حرکت یکنواخت دارد، یعنی جریانی که در آن سرعت تمام اجزا یکسان است، نیز فارغ از تنش برشی است، زیرا تغییرات سرعت در تمام جهتها در جریان یکنواخت باید صفر باشد.

جریان با سطح آزاد
جریان با سطح آزاد معمولا به جریانی از مایع گفته می‌‌شود که در آن قسمتی از مرز جریان که سطح آزاد نامیده می‌‌شود، فقط تحت تاثیر شرایط معینی از فشار قرار داشته باشد. حرکت آب در اقیانوسها ، در رودخانه‌ها و همچنین جریان مایعات در لوله‌های نیمه پر ، جریانهایی با سطح آزاد به شمار می‌‌آیند که در آنها فشار جو روی سطح مرز اعمال می‌‌شود. در تحلیل جریان با سطح آزاد ، وضعیت هندسی سطح آزاد از قبل معلوم نیست.

تعیین شکل هندسی مربوطه یک قسمت از جواب است، یعنی با یک شرط مرزی بسیار دشوار مواجهیم. به همین دلیل تحلیلهایی کلی بسیار پیچیده هستند و خارج حوزه این مقاله قرار می‌‌گیرند. اگرچه قسمت اعظم مبحثی که باید بررسی شود، در آغاز فقط برای متخصصان هیدرولیک و مهندسان ساختمان جالب به نظر می‌‌رسد، ولی بعدا خواهید دید که امواج آب و پرش هیدرولیکی ، به ترتیب با موج فشاری و موج شوکی که در جریان تراکم پذیر بررسی می‌‌شوند، قابل قیاس‌اند.
مکانیک سیالات محاسباتی
با ورود کامپیوتر به صحنه ، روش سومی ‌به نام مکانیک سیالات محاسباتی پدید آ‌مده است. وقتی با استفاده از کامپیوتر پارامترهای مختلف مورد نظر را که در برنامه هستند، به اختیار تغییر می‌‌دهیم، با شبیه سازی عددی دینامیک سیالات سر و کار پیدا می‌‌کنیم.

به کمک این شیوه پدیده‌های جدید کشف شده‌اند، قبل از آن که به کمک آزمایش و در عمل یافت شده باشند. به این ترتیب می‌‌توان مکانیک سیالات محاسباتی را به عنوان رشته علمی ‌جداگانه‌ای تلقی کرد که مکمل دینامیک سیالات نظری و آزمایشی به شمار می‌‌آید.

صنایع بطور روزمره از کامپیوتر بهره می‌‌گیرند تا از آن برای حل کردن مسائلی مربوط به جریان سیال که برای طراحی وسیله‌هایی چون پمپها ،‍ کمپرسورها و موتورها مورد نیازند، کمک بگیرند.

مهندسان هواپیما جریان سه بعدی پیرامون کل هواپیما را در کامپیوتر شبیه سازی می‌‌کنند تا مشخصه‌های پرواز را پیش بینی کنند. در حقیقت قسمت قابل توجهی از بودجه طرح و توسعه غالبا به بررسیهای مبحث دینامیک سیالات محاسباتی اختصاص داده می‌‌شود.

 

چيلر جذبي
طرز كار چيلر جذبي (ابزرپشن)
۱- ماده جاذب همان لیتیم برماید است .
۲- مایع مبرد همان آب می باشد .
۳- آب توسط پمپ رفیژراند بر روی سطح خارجی لوله های اواپراتور پاشیده میشود.
۴- بخار آب از اواپراتور به ابزوربر کشیده می شود و توسط لیتیم بروماید که بر روی لوله
های ابزربر پاشیده می شود جذب می گردد .

۵- لیتیم به دلیل جذب آب رقیق می شود و برای اینکه غلظت آن را دوبار برگردانیم ، آب توسط پمپ به درون ژنراتور برده میشود .
۶- در ژنراتور به لیتیوم ما توسط گرمای دیگ حرارت داده می شود در نتیجه آب به شکل بخار از لیتیوم جدا می گردد و دوباره بخار می شود .

۷- بخار آب از میان کندانسور عبور می کند ، در آنجا به لوله های سرد کندانسور (تقطیر کننده) برخورد می کند ، گرما از دست میدهد و بخار به آب تبدیل می شود .
۸- آب دوباره به درون اواپراتور بازمیگردد و چرخه بالا دوباره تکرار می شود .
۹- محلول لیتیوم برومابد (محلول جاذب) غلیظ شده و مجدا” از ژنراتور به ابزوربر باز می گردد و چرخه جدید آغاز می شود.

۱۰- کارایی این سیکل از طریق عبور لیتیم رقیق نسبتا” سرد و لیتیوم غلیظ نسبتا” گرم از میان مبدل حرارتی ( هیت ایکس چنجر) افزایش می یابد .
۱۱- شکل زیر طرقه کار ابزربشن را