مقاله بررسی كاربرد مبردها

دسته بندي : فنی و مهندسی » صنایع
مقاله بررسي كاربرد مبردها در 16 صفحه ورد قابل ويرايش

1- مقدمه Introduction

با توجه به آنچه كه در گزارش اول ، اسفند 1381 ( بررسي و چگونگي تعويض مبرد R-22 در چيلرهاي مجتمع پتروشيمي اصفهان) به آن اشاره شد و پروژه‏هاي انجام شده در خصوص‏تعويضCFC ها در اين مجتمع، PROPOSAL حذف براي مبردهاي R-11 ، R-13 ، R-502 و R-12 صادر شده است و در طي سال گذشته و جاري دستگاههاي سبك مجتمـع كه با R-12 كار مي‏كردند ، در زمـان تعميرات و در واحد تهويه گاز آنها با مبرد R-134a با موفقيت تعويض شد كه در اين زمينه مي‏توان به دو دستگاه آبسرد كن و دو دستگاه فريزر اشاره نمود.

واحد تهويه اميدوار است بتواند با انجام پروژه تعويض HCFC R-22 كه براي اولين بار در كشور در اين مجتمع انجام ميگيرد ، رسالت خود را در خصوص تعهدات زيست محيطي و پروتكل مونترال تكميل نموده و بدين ترتيب در كارنامة خود در خصوص RETROFIT تجربه جديد ( تعويض HCFC ها ) را به دستاوردهاي خود اضافه نمايد.

البته با توجه به تماس‏ها و مكاتباتي كه از طريق اينترنت بعمل آمده است، از مبرد R-507 بجاي فرئون R-22 فقط در دستگاههاي سرد كننده‏اي كه دماي آنها زير صفر است (LOW AND MEDIUM TEMPERATURE) استفاده ميشود و اين مسئله هم اخيراً و آنهم بصورت يك پروژة تحقيقاتي كه از طرف ASHRAE هزينه شده است ، عنوان گرديده و در واقع استفاده از R-507 بجاي R-22 در سيستمهاي سرد كننده با دماي بالاي صفر (HIGH TEMPERATURE) و آنهم به كمك BRINE ( ضد يخ – اتيلن گلايكول ) براي اولين بار در اين مجتمع صورت ميگيرد كه در صورت موفقيت علاوه بر تعويض HCFC ، مسئله بهينه‏سازي در مصرف انرژي نيز مدنظر قرار خواهد گرفت.

نكته : استفاده از گلايكول اتيلن و پائين آوردن دماي آب چيلر از 8°C به 1°C ، از سيستم ميتوان بعنوان ICE CHILLER STORAGE بهره برد. ( بايد در نظر داشت كه مكانيزمها و سيستمهاي بكار برده شده از نظر دما و فشار محدوديتي نداشته باشند )

استفاده از دستگاههاي ICE STORAGE در طراحيهاي جديد و آتي با دماي (1°C) 36°F علاوه بر بهينه كردن مصرف انرژي ، هزينه‏هاي لوله‏كشي ، داكت و كانال كشي ، پمپها و وسايل برقي را بدليل كوچك شدن سايزشان كاهش داد.

2- مبردها Refrigerants

مبرد ماده‏ايست كه با جذب حرارت از يك ماده و يا يك محيط و انتقال آن به محيط ديگر بصورت عامل خنك كننده عمل مي‏كند. در يك سيكل تراكمي تبخيري ، ماده مبرد با تبخير و تقطير تناوبي ، به ترتيب حرارت را در اواپريتور جذب و در كاندنسر دفع مينمايد.

مبرد ميبايستي داراي خواص شيميائي ، فيزيكي و ترموديناميكي ويژه‏اي باشد كه استفاده از آن مطمئن و از نظر اقتصادي به صرفه باشد.

البته مبردي وجود ندارد كه براي همه كاربردها مناسب باشد ، بهمين دليل ميبايستي در انتخاب يك مبرد شرايطي را در نظر گرفت كه بتواند نيازهاي يك كاربرد بخصوص را تأمين نمايد.

3- مبردهاي جايگزين و معيارهاي انتخاب

Retrofit Refrigerants & The Guide Lines Of Choise



با شرايط خاصي كه در سالهاي اخير براي كرة زمين ايجاد شده است ومسئله صدمه ديدن لاية اوزن ، سازمانهاي بين‏المللي استفاده از HCFC ها را نيز همانند CFCها محدود و براي حذف (PHASE OUT) كردن آنها برنامه زمان بندي شده‏اي را در نظر گرفته‏اند و شركتهاي توليد كنندة اينگونه مواد سعي بر اين دارند كه جايگزينهاي مناسبي را توليد و در دسترس مشتريها و مصرف كننده‏ها قرار دهند.

البته همانگونه كه در گزارش اول به آن اشاره شده است واحد تهويه در نظر دارد كه مسئله بهينه سازي انرژي را در زمان تعويض و انتخاب مبرد جايگزين ، مد نظر قرار داده تا بدين ترتيب در كاهش مصرف سوختهاي فسيلي قدم مؤثري برداشته باشد. در نتيجه نسبت به تعويضهاي گذشته ميتوان اصل ششم يعني ارزيابي انرژي مصرفي را به پنج اصل گذشته اضافه نمود.

الف ) عملكرد Performance

ب) ايمني Safety

ج) اطمينان Reliability

د) ملاحظات زيست محيطي Environmental Consideration

هـ) ملاحظات اقتصادي Economic Consideration

و) مصرف انرژي Power Consumption

3-1- عملكرد Performance



7- محاسبات سيستم سرد كننده ساختمان سايت آفيس در شرايط موجود با گاز R-22

7-1- محاسبات ترموديناميكي سيكل با مبرد R-22 ( سيكل ايده‏آل)

سيكل مبرد R-22 را ميتوان در نمودار فشار – انتالپي (p-h) مطابق شكل زير نمايش داد. سيكل ، ايده‏آل بوده و راندمان كمپرسور و افت فشار در لوله‏ها در نظر گرفته نشده است. مقادير فشار و دما در نقاط مختلف سيكل براساس استاندارد تبريد تراكمي صورت ميگيرد. (مخصوص چيلرها)

فرآيندهاي مختلف در اين سيكل عبارتند از :

فرآيند 1-2 : تراكم بخار مبرد در كمپرسور كه در شرايط ايده‏آل و بصورت آيزونتروپيك است.

فرآيند 2-3 : كاهش دماي مبرد در تحول فشار ثابت ( در لوله ديسچارج و كاندنسر)

فرآيند 3-4 : تقطير يا كاندنس كامل مبرد در يك تحول فشار و دما ثابت

فرآيند 4-5 : تحـول خفقان يا انتالپي ثابت كه در وسيله انبساطي صورت مي‏گيـرد (اكسپنشن ولو )

فرآيند 5-6 : تحول تبخير در اواپريتور (CHILLER) كه بصورت دما و فشار ثابت انجام مي‏گيرد.

فرآيند 6-1 : ناحيه‏سوپرهيت است كه در واقع‏براي‏جلوگيري از صدمه‏رسيدن به كمپرسور ، بخار اشباع در اواپريتور را قبل از ورود به كمپرسور كمي گرم مي‏كنند تا بصورت بخار داغ (SUPERHEAT) وارد كمپرسور شود.

در محاسبة سيكل تبريد مورد نظر با مبرد R-22 و بصورت ايده‏آل از داده‏هاي موجود در مركز اسناد و كاتالوگ شركت سازنده چيلر (CLIMAVENTA) استفاده شده است. البته لازم به ذكر است كه بار حرارتي كاندنسر در محاسبات انجام شده براساس اختلاف دماي 6 درجه (INLET 29°C , OUTLET 35°C) صورت گرفته است درصورتيكه طبق LOG SHEETهاي پيوست اختلاف دماي آب ورودي و خروجي كاندنسر چيزي در حدود 10 درجه است كه اين مسئله باعث افزايش ظرفيت كاندنسر خواهد شد. ( مشخصات فني و داده‏هاي سيستم در پايان گزارش پيوست ميباشد )

7-2- جزئيات محاسبات سيكل تبريد R-22 ( سيكل واقعي )

از آنجائي كه جريان سيال در دو مبدل كاندنسر و اواپريتور دو فازي ( اشباع SATURATION ) ميباشد ، افت فشار ناچيزي ايجاد مي شود كه تأثير آن در محاسبات قابل اغماض و ناچيز است. همچنين افت فشار لوله‏هاي رابط نيز در موازنة حرارتي سيكل قابل چشم‏پوشي است.

و تنها عامل مهم در محاسبات سيكل بصورت واقعي ، راندمان ((?C كمپرسور است.، كه ميبايستي در نظر گرفته شود.

البته راندمان كمپرسورهاي سيلندر پيستوني فرئوني كه توسط خود شركتهاي سازنده ارائه ميگردد ، چيزي در حدود 70 تا 80 درصد است. لذا به منظور دقت در محاسبات و آنهم براي تعويض R-507 مقدار راندمان 75 درصد در نظر گرفته شده است.

راندمان يك كمپرسور سيلندر پيستوني رابطة مستقيمي با نسبت تراكم آن دارد.

البته با توجه به تمامي LOG SHEET هاي پيوست در اين گزارش كه توسط افراد گروه تهويه و در تابستان سال جاري و در شرايط مختلف تكميل شده است راندمان كمپرسور چيلر مورد نظر بالاي 75 درصد است.

8- محاسبات سيستم سردكنندة ساختمان سايت آفيس با R-507

8-1- محاسبات ترموديناميكي سيكل با مبرد R-507 ( سيكل ايده‏آل )

براساس گزارشات و مقالاتي كه از طريق اينترنت دريافت شده است ، درصورت جايگزين كردن R-507 ، فشار ديسچارج كمپرسور در حدود (3.4 BARG ) +50 PSIG نسبت به R-22 افزايش خواهد داشت و بر عكس دماي ديسچارج كمتر خواهد شد.

لذا محاسبات ترموديناميكـي سيكل با مبرد R-507 براساس داده‏هاي شركت سازنده چيلر ( دماي اواپريتور 0°C و 10°C سوپر هيت گاز ورودي كمپرسور ) و با لحاظ كردن افزايش +50 PSIG به فشار خروجي كمپرسور انجام گرفته است.