داده‌های طراحی چیلر آب خنک | در این مقاله می‌خواهیم به بررسی دقیق جزئیات داده‌های طراحی چیلر آب خنک گریز از مرکز بپردازیم. همچنین در عین حال در مورد طرز کار یک چیلر آب خنک نیز توضیحاتی ارائه خواهیم داد.
داده‌های طراحی هر چیلر آب خنک با چیلر دیگر تفاوت دارد و در مورد اطلاعات دقیق چیلری که خریداری کرده‌اید، باید با سازنده‌اش صحبت کنید و این اطلاعات را از او بگیرید. داده‌های طراحی هر چند که دقیق باشند، اما تا حدودی نتایج آن، در دنیای واقعی و همچنین با بارگذاری‌های مختلف، متفاوت خواهد بود.در تصویر بالا اجزای اصلی چیلر را نشان داده‌ایم. به طور کلی طرز کار هر یک از قسمت‌های چیلر آب خنک به شرح زیر است:
کمپرسور نیروی محرکه مبرد برای چرخش در اطراف سیستم را تامین می‌کند. کندانسور گرمای ناخواسته سیستم را حذف می‌کند و آن را به برج خنککننده می‌فرستد. شیر انبساط، مبرد را منبسط می‌کند و مقدار داغ شدن بیش از حد کمپرسور را کنترل می‌کند. اواپراتور گرمای ناخواسته از ساختمان را جمع‌آوری و آب سرد تولید می‌کند. در ادامه این مقاله قصد داریم تا همه نقاط این دو نمودار در تصویر بالا را بررسی کنیم تا براساس آن مقدار فشار، دما، آنتروپی و آنتالپی تقریبی سیستم را به دست آوریم. نمودار سمت چپ دما و آنتروپی را نشان می‌دهد و نمودار سمت راست نمودار فشار و آنتالپی است.
نقطه 1: درست قبل از ورود به کمپرسور و خروجی اواپراتور است. در این نقطه فشار پایین، بخار اشباع‌شده در دمای پایین و بخار کمی داغ وجود خواهد داشت.
نقطه 2: درست بعد از کمپرسور و قبل از کندانسور است. دراین نقطه فشار بالا و دمای بخار نیز زیاد است.
نقطه 3: درست بعد از کندانسور، اما قبل از شیر انبساط است. دراین نقطه فشار بالا و دمای مایع اشباع‌شده، متوسط است.
نقطه 4: درست بعد از شیر انبساط و قبل از اواپراتور است. دراین نقطه فشار پایین و دما پایین خواهد بود و مبرد مخلوطی از مایع و بخار است.
کمپرسور در طراحی چیلر آب خنک
دراین مثال، کمپرسور مبرد را با نرخ جریان 16.5 kg/s (36.4 lbm/s) جا به جا می‌کند. توان مصرفی موتور 425 کیلووات است و کمپرسور 100 درصد بار را به حرکت در می‌آورد. اگر چیلر در بخشی از بار کار کند، مقادیر از آن چه گفته شد، متفاوت خواهد بود.
مبرد از اواپراتور (نقطه 1) در فشار تقریبی 356 kPa (3.56 Bar) و در دمای 5.5 ° C (41.9 ° F) مکیده می‌شود. آنتالپی مبرد 402 kJ/kg (173 BTUs/lbm) است و آنتروپی آن برابر با 1.73 kJ/kg.K (0.41 BTUs/lbm.F) خواهد بود.
کمپرسور مبرد را در فضای کوچک‌تری فشرده می‌کند و با توجه به نمودارمان می‌دانیم که آنتالپی در این حالت، در حال افزایش است و آنتروپی نیز، به آرامی افزایش می‌یابد و دما و فشار به شدت افزایش می‌یابند.
وقتی مبرد به نقطه 2 می‌رسد، فشاری برابر با 915 kPa (9.15 bar) خواهد داشت. دما در این نقطه،43.6 ° C (110.5 ° F) به دست می‌آید. آنتالپی حالا به 426 kJ/kg.K (183 Btu/lbm) و آنتروپی حالا به 1.74 kJ/kg.K (0.042 Btu/lbm.F) رسیده است.
به خاطر داشته باشید، دمای مبرد ورودی به کندانسور بیشتر از دمای آب ورودی کندانسور است. دلیل این اختلاف دما این است که انتقال حرارتی صورت بگیرد. اگر این دو هم دما باشند، هیچ انتقال حرارتی انجام نمی‌شود و در نتیجه چیلر آب خنک نیز خنک‌کنندگی نخواهد داشت.
پیشنهاد می کنیم این مقاله را نیز بخوانید : تعمیر و سرویس کمپرسور چیلر
کندانسور
دراین قسمت می‌خواهیم درمورد کندانسور چیلر آب خنک صحبت کنیم. در این مثال، آب کندانسور در کندانسور با نرخ 116.6 L/s (247 cfm)جریان می‌یابد. آب کندانسور از برج خنککننده با دمای 29 درجه سانتیگراد و 84.2 درجه فارنهایت وارد کندانسور می‌شود. مبرد گرمای ناخواسته را از ساختمان به آب کندانسور منتقل می‌کند. این کار باعث افزایش دمای آب کندانسور خواهد شد. بنابراین آب کندانسور از کندانسور خارج می‌شود و مجدداً به برج خنککننده بر می‌گردد و دراین حالت دمای آن، تقریباً 35 درجه سانتیگراد و معادل 95 درجه فارنهایت خواهد بود.
حالا دلیل این بالاتر بودن نرخ جریان در کندانسور را در مقایسه با اواپراتور می‌دانیم. زیرا کندانسور گرمای بیشتری حذف می‌کند. همچنین گرما را از کمپرسور و دیگر قسمت‌های دستگاه حذف می‌کند. مبرد از کمپرسور وارد کندانسور با فشار 915 kPa (9.15 Bar) می‌شود در حالی که دمای ان برابر با 43.6 ° C (110.5 ° F) است و آنتالپی برابر با 426 kJ/kg.K (183 Btu/lbm) و آنتروپی برابر با 1.74 kJ/kg.K (0.428 Btu/lbm.F) دارد.
هنگامی که مبرد مقداری از انرژی‌اش را به آب در گردش کندانسور می‌دهد، به مایع تبدیل می‌شود و دمای آن به 36.1 ° C (97 ° F) می‌رسد؛ اما هنوز همان فشاری را دارد که زمانی که وارد شده بود، داشت.
آنتروپی مبرد به 1.17 kJ.kg.K (0.28 BTU/lbm.F) کاهش پیدا می‌کند و آنتالپی آن به مقدار250 kJ/kg.K (107.5 BTU/lbm) افزایش پیدا می‌کند. بعد از این مبرد وارد شیر انبساط می‌شود.
شیر انبساط در طراحی چیلر آب خنک
شیر انبساط جریان مبرد را کنترل می‌کند و گرمای بیش از حد، در خط مکش چیلر را اندازه می‌گیرد و سپس برای حفظ مقداری خاص، با اجازه عبوردادن یا محدودکردن جریان مبرد، به اندازه‌گیری که انجام داده، واکنش نشان می‌دهد. وقتی مبرد وارد شیر انبساط می‌شود، مایع است و وقتی از آن خارج می‌شود به حالت مخلوطی از مایع و بخار در آمده است.
در زمان ورود به شیر انبساط دراین مثال، دمای مبرد برابر با 36.1 ° C (97 ° F) و فشاران برابر با 915 kPa (9.15 Bar)، آنتروپی آن برابر با 1.17 kJ.kg.K (0.28 BTU/lbm.F) و انتالپی آن برابر با 250 kJ/kg.K (107.5 BTU/lbm) است.
مبرد در شیر انبساط، از طریق یک سوراخ کوچک منبسط می‌شود. این سوراخ کوچک، مبرد را به صورت افشانه در می‌آورد. سپس، مبرد در یک حجم بزرگ‌تر منبسط می‌شود و در نتیجه، فشار آن کاهش می‌یابد. با کاهش فشار، امکان کاهش دمای آن نیز وجود دارد؛ زیرا در این حالت هنوز به شدت فشرده نشده است. سپس مبرد از شیرانبساط خارج می‌شود، در حالی که دمای آن به 5.5 ° C (41.9 ° F) رسیده و فشار آن برابر با 356 kPa (3.56 Bar) است. با توجه به نمودار می‌دانیم که مبرد همان آنتالپی قبلی‌اش را حفظ می‌کند، اما انتروپی آن به آرامی تغییر می‌کند و درهنگام خروج از شیر انبساط، آنتروپی به 1.20 kJ/kg.K (0.29 BTU/lbm.F) می‌رسد.
اواپراتور
« آب سردی» که در اطراف ساختمان می‌چرخد، تهویه هوا را انجام می‌دهد و گرمای ناخواسته ساختمان را جمنع آوری می‌کند، توسط اواپراتور خنک می‌شود. این آب سرد که حالا بعد از چرخش در ساختمان، گرم شده به اواپراتور بر می‌گردد. اواپراتور این گرما را به مبرد انتقال می‌دهد. آب سرد، نسبت به قبل خنک‌تر شده و از اواپراتور خارج می‌شود و در اطراف ساختمان به گردش در می‌آید. در همین حال، مبرد به جوش می‌آید و انرژی حرارتی‌اش را به کمپرسور انتقال می‌دهد.
دراین مثال، آب سرد در اواپراتور چیلر آب خنک، تقریباً 99.5 لیتر در هر ثانیه جریان می‌یابد که تقریباً معادل 210 فوت مکعب در دقیقه است. آب سرد به اواپراتور در دمای تقریبی 12 درجه سانتیگراد و 53.6 درجه فارنهایت وارد می‌شود. سپس آب سرد، گرمای بیش از اندازه‌اش را به مبرد انتقال می‌دهد و از اواپراتور با دمای تقریبی 6 درجه سانتیگراد و معادل 42.8 فارنهایت خارج می‌شود.
انرژی حرارتی مبرد افزایش می‌یابد، اما دمای آن به آرامی تغییر می‌کند. این موضوع برای بسیاری از مردم گیج‌کننده است. دلیل این که دمای آن به طور چشم‌گیری افزایش پیدا نمی‌کند، این است که در حال تغییر فاز از مایع با بخار است و انرژی حرارتی آن صرف شکستن پیوندهای بین مولکول‌های مبرد می‌شود. آنتالپی و آنتروپی آن نیز، افزایش پیدا می‌کند و این همان جایی است که انرژی حرارتی، کاهش پیدا می‌کند. وقتی مبرد از اواپراتور خارج می‌شود، دمای بخار آن به آرامی افزایش پیدا می‌کند و در زمان خروج از اواپراتور دمای آن برابر با 5.5 ° C (41.9 ° F)، فشار آن برابر با 356 kPa (3.56 Bar)، آنتالپی آن برابر با
1.73 kJ/kg.K (0.41 btu/lbm.F) و آنتروپی آن برابر با402 kJ/kg.K (173 Btu/lbm) است.
بعد از این مرحله، مبرد به کمپرسور بر می‌گردد و چرخه را از اول شروع می‌کند و این چرخه بارها و بارها تکرار می‌شود.
