عنوان:  پایان نامه بررسی طراحی یخچال های خورشیدی، مهندسی مکانيک

رشته:  پروژه تخصصی دوره کارشناسی‌،مهندسی مکانيک گرايش حرارت و سيالات

فرمت فایل: WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحه: 105

فهرست مطالب
عنوان
چکیده
مقدمه

فصل اول : چیلرهای جذبی و بررسی اجزای آن
‏1-1- مقدمه
‏1-2- سیستم سرمایش جذبی با مبرد آب و ماده جاذب لیتیم بروماید
‏1-3- طبقه بندی سیستم سرمایش جذبی از نظر چرخه تغلیظ ماده جاذب
‏1-3-1- سیستم سرمایش جذبی تک اثره لیتیمی
‏1-3-2- سیستم سرمایش جذبی دو اثره لیتیمی
‏1-3-3- سیستم سرمایش جذبی سه اثره لیتیمی
‏1-4- اجزای چیلرهای جذبی
‏1-5- نگاه کلی به ساختمان انواع چیلر ها
‏1-6- معرفی و بررسی یکایک اجزای چیلرهای جذبی
‏1-6-1- اواپراتور
‏1-6-2- ابزوربر
‏1-6-3- ژنراتور
‏1-6-4- کندانسور
‏1-6-5- مبدل حرارتی

‏1-6-6- پمپ ها
‏1-6-7- پمپ خلا و سیستم جمع آوری گازهای غیر تقطیر
‏1-6-8- تله روغن
‏1-6-9- آداکتور
‏1-6-10- لوله سرریز ضد کریستال
‏1-6-11- صفحه پاره شونده
‏1-6-12- شیشه رویت
‏1-6-13- شیر سرویس
‏1-6-14- عایق کاری

فصل دوم : معرفی و نحوه کار یخچال های خورشیدی
‏2-1- مقدمه
‏2-2- سیستم سرمایش جذبی با انرژی خورشیدی
‏2-3- انواع فناوری های تبرید خورشیدی توسعه یافته
‏2-3-1- یخچال های الکتریکی خورشیدی
‏2-3-2- تبرید گرمایی خورشیدی
‏2-3-2-1- یخچال های مکانیکی حرارتی
‏2-3-2-2- یخچال های جذبی

‏2-4- جذب
‏2-5- جذب سطحی
‏2-6- جذب سطحی شیمیایی
‏2-7- ‏DESICCANT COOLING‏
نتیجه گیری
مراجع

چکیده :‏

تا به امروز تمام ظرفيت خنك كنندگي كه توسط سيستم هاي سردكننده هاي خورشيدي دراروپا ‏تأمين مي شده تا‎6wm‎‏ مي باشد اگرچه چندين تكنولوژي تبريد خورشيدي قابل دسترسي است. ‏

یکی از منابع بسیار مناسب برای تامین گرمای ژنراتور چیلرهای جذبی ، خورشید است. از این رو ‏طی سالیان اخیر تلاشها و تحقیقات در این زمینه بویژه در زمینه سیستم های جذبی کم ظرفیت و ‏محلی صورت گرفته است .‏

نظریه استفاده از تابش خورشید برای گرم کردن آب و استفاده از آن به منظور تغلیظ محلول رقیق ‏سیستم جذبی چندان پیچیده به نظر نمی رسد ، اما عملی کردن چنین ایده ای با توجه به ظرافت و ‏پیچیدگی های این نوع سیستم ها و همچنین با توجه به در نظر گرفتن صرفه اقتصادی و برخی ‏محدودیت های دیگر ، آنطور که  ساده به نظر می رسند سهل و آسان نیست .‏

مقدمه :‏
از آغاز قرن گذشته، به طور متوسط دماي جهان (متوسط) با توجه به آمارهاي سازمان ملل متحد ‏درحدود 6% درجه كلوين افزايش يافته است. همچنين در مورد افزايش اين ميزان درجه حرارت، ‏حدود 4/1 تا 5/4 درجه كلوين تا سال 2100 هشدار داده‌اند.‏

پس از تغييرات آب‌وهوايي سال 2001 جامعه جهاني به طور جدي متوجه اين موضوع شد و ‏تصميم به گرفتن ابتكار عمل براي متوقف كردن اين روند شدند يكي از این تلاشها پروتوكل يا معاهده ‏كيوتو است اين موافقتنامه الزام آور است كه تحت آن كشورهاي صنعتي، انبوه دافعات گازههاي ‏گلخانه‌اي خود را در مقايسه با سال 1999-2/5% كاهش خواهند داد به خصوص در مورد كاهش ‏دي‌اكسيد كربن كه محصولي فرعي اجتناب‌ناپذير از فعاليتهاي صنعتي مي‌باشد كه بايد صنايع امكانات ‏بهبود آن را فراهم نمايند.‏
صنعت تبريد يكي از مواردي است كه بزرگترين ضربه را از جانب اين پروتكل متحمل شد. در اروپا ‏استفاده ازHFC-134a ‎‏ از تاريخ 1 ژانويه 2009 در خوردهاي جديد ممنوع شد بازرسي و يا نظارت ‏براي همه‌ي سيستم‌هاي تهويه مطبوع و حرارتي كه مبتني بر پايه  ‏HFC‏ بودند به منظور ايمن كردن ‏آنها (‏HFC‏) شروع شد. ‏

كاهش استفاده از سردكننده‌هاي تركيبي و محصولات آن كه ‏co2‎‏ بودند يك فرصت جديد را براي ‏ارائه‌ي سردكننده‌هاي خورشيدي فراهم آورد در نتيجه استفاده از انرژي خورشيد كه با افزايش شدت ‏تابش آن ميزان خنك‌كنندگي نيز افزايش مي‌يافت يك‌راه حل منطقي مي‌باشد. در ‌دهه‌ي 1970 ‏زماني كه جهان از بحران نفت رنج‌ مي‌برد نخستين قدمها براي تشكيل ‏OPEC‏ اپك توسط اعراب ‏برداشته شد در همين زمان نيز بود كه سردكننده‌ها مورد توجه قرار گرفتند. در اين زمان پروژه‌هاي ‏متعددي براي توسعه و يا نمايش تكنولوژي سردكننده‌هاي خورشيدي و تبريد خورشيدي تا دهه‌ي ‏‏1980 ادامه يافت. (لامپ‌ها و ‏Ziegler‏ و 1980).‏
‏ لازم به ذکر است که این پروژه شامل دو فصل است که فصل اول آن به بررسی چیلرهای جذبی و ‏اجزای آن و فصل دوم به معرفی و نحوه کار یخچال های خورشیدی پرداخته است.

‏1-1. مقدمه‏
چیلر های جذبی از نظر نوع ماده مبرد و جاذب و همین طور نحوه عملیات تغلیظ و نوع منبع ‏گرمایی برای تغلیظ ماده جاذب در گروههای مختلفی طبقه بندی می شوند و بر همین اساس, علیرغم ‏مشابهات فراوان در چگونگی چرخه سرمایش از لحاظ ساختار تفاوت هایی با هم دارند.[2]‏

الف) طبقه بندی سیستم سرمایس جذبی از نظر ماده مبرد و جاذب:‏
‏1)‏    سیستم سرمایش جذبی با مبرد آب و ماده جاذب محلول لیتیوم بروماید
‏2)‏    سیستم سرمایش جذبی با مبرد آمونیاک و ماده جاذب آب
‏3)‏    سیستم  سرمایش جذبی با مبرد آب  و جاذب جامد (سیلیکاژلی)‏
ب) طبقه بندی سیستم سرمایش جذبی از نظر چرخه تغلیظ ماده جاذب و مراحل عملیات سردسازی:‏

‏1)‏    سیستم سرمایش جذبی تک اثره لیتیم بروماید- آب
‏2)‏    سیستم سرمایش جذبی دو اثره لیتیم بروماید – آب
‏3)‏    سیستم سرمایش جذبی سه اثره لیتیم بروماید – آب
‏4)‏    سیستم سرمایش جذبی یک مرحله آب – آمونیاک
‏5)‏    سیستم سرمایش جذبی چند مرحله ای آب – آمونیاک
ج) طبقه بندی سیستم سرمایش جذبی از نظر منبع گرمایی عملیات تعلیظ و احیا:‏

‏1)‏    سیستم سرمایش جذبی با ژنراتور آب داغ
‏2)‏    سیستم سرمایش جذبی با ژنرتور آب گرم
‏3)‏    سیستم سرمایش جذبی با ژنراتور بخار ‏
‏4)‏    سیستم سرمایش جذبی شعله مستقیم

‏1-2. سیستم سرمایش جذبی با مبرد آب و ماده جاذب لیتیم بروماید
چیلر جذبی با مبرد آب و جاذب لیتیم بروماید, رایج ترین نوع چیلرهای جذبی هستند که در انواع ‏مختلف هم از نظر چرخه تغلیظ و هم از لحاظ منبع گرمایی در تاسیسات تهویه مطبوع مورد استفاده ‏قرار می گیرد. این چیلرها بنا به خواص فیزیکی و شیمیایی مبرد (آب) امکان سردسازی زیر صفر درجه ‏سانتیگراد  را ندارد و به همین برای سرمایش آب تا 5 درجه سانتیگراد و بیشتر به کار گرفته می ‏شوند. برای رسیدن به دماهای پایین تر از صفر درجه سانتیگراد می یابد از چیلرهای جذبی با مبرد ‏آمونیاک و جاذب آب استفاده نمود. چیلرهای لیتیومی برای ظرفیت های کمتر از 30 تن تبرید نیز ‏کاربرد چندانی ندارند و به طور معمول چیلرهای کم ظرفیت یکپارچه آپارتمانی با ظرفیت های 3 ، 5 و ‏‏10 تن تبرید از نوع آمونیکی هستند.‏

آب، یکی از بهترین حلال های شیمیایی است و از این نظر ماده بسیار مناسبی برای حل نمودن ‏نمکها از جمله لیتیم بروماید محسوب می شود. در واقع خاصیت حلالیت آب است که منجر به ایجاد ‏محلول رقیق و حمل و انتقال ماده جاذب در چرخه سرمایش جذبی می شود. به دلیل خاصیت حلالیت ‏خارق العاده, دسترسی طبیعی به آن بدون ترکیبات مختلف و به صورت کاملا خالص بسیار مشکل و ‏تقریبا غیر عملی است. بنابرین آب به صورت طبیعی حاوی انواع عناصر و ترکیبات است. آب می تواند ‏حاوی ترکیبات اکسیژن, کربن, نیتروژن و سولفورها باشد. همچنین وجود فلزاتی مانند مس, روی, ‏آهن, منگنز, سرب, آلومینیوم و انواع عناصر دیگر مثل کلسیم, پتاسیم, سیلیس, فلوئور و ید و انواع ‏باکتری ها در آن متحمل است. وجود کربن در آب می تواند موجب خوردگی فلزات شود و همین طور ‏وجود اکسیژن در آب نیز زنگ زدگی و فرسایش قطعات فلزی را به همراه خواهد داشت. وجود سولفات ‏ها, نیترات ها, کلیرها و کربنات ها نیز موجب سختی آب و ایجاد رسوب گذاری در لوله ها و کاهش ‏انتقال حرارت و افزایش خوردگی می شوند.[3]‏

وزن مخصوص آب در 4 درجه سانتیگراد یک کیلوگرم به ازای یک لیتر یا در 62 درجه فارنهایت ‏‏10 پوند به ازای یک گالن انگلیسی است. انبساط حجمی آب از دمای 4 درجه سانتیگراد تا 100 ‏درجه سانتیگراد برابر با 24/1 حجم اولیه آن است. در میان مبردها, آب با شماره 718 (‏R-718‎‏) ‏مشخص می شود. سایر مشخصات آب عبارت است از:‏
‏1)‏    دمای انجماد: صفر درجه سانتیگراد یا 32 درجه فارنهایت.‏
‏2)‏    دمای جوش: 100 درجه سانتیگراد یا 212 درجه فارنهایت.‏
‏3)‏    دمای بحرانی: 386 – 380 درجه سانتیگراد یا 716 – 710 درجه فارنهایت.‏
‏4)‏    فشار بحرانی: 23520 کیلونیوتن بر متر مربع (کیلو پاسکال) یا 3200 پوند بر اینچ مربع.‏
‏5)‏    گرمای نهان ذوب: 334 کیلوژول بر کیوگرم یا 144 بی تی یو بر پوند.‏
‏6)‏    گرمای نهان تبخیر: 2270 کیلوژول بر کیلوگرم یا 977 بی تی یو بر پوند.‏
‏7)‏    ظرفیت گرمایی ویژه در حالت مایع: 4.187 کیلوژول بر کیلوگرم کلوین یا یک بی تی یو بر ‏پوندفارنهایت.‏
‏8)‏    ظرفیت گرمایی  ویژه در حالت جامد (یخ): 2.108 کیلوژول بر کیلوگرم کلوین یا 0.504 بی ‏تی یو بر پوندفارنهایت.‏
‏9)‏    ظرفیت گرمایی ویژه در حالت گازی(بخار): 1.996 کیلوژول بر  کیلوگرم کلوین یا 0.477 بی ‏تی یو بر پوندفارنهایت.‏

دمای تبخیر آب با کاهش فشار, کم و با افزایش فشار زیاد می شود و همین خاصیت مبنای استفاده ‏از آن به عنوان ماده مبرد در چیلرهای جذبی لیتیومی است, و در عین حال به دلیل خاصیت ترکیبی ‏شدید و قدرت جذب بالای آمونیاک از آن در چیلرهای جذبی آمونیاکی به عنوان ماده جاذب استفاده ‏می شود. در هر دو حالت آب باید تا حد زیادی خالص و بدون ترکیبات اضافی باشد. به همین منظور ‏در چیلرهای جذبی از آب مقطر استفاده می شود. ‏
لیتیوم برماید, نمکی است مرکب از یک فلز قلیایی (لیتیم) و یک هالوژن (بروم) که ظاهری پودر ‏گونه به رنگ سفید دارد و از نظر شیمیایی بسیار نزدیک به نمک طعام یا کلرید سدیم است. لیتیم ‏بروماید به خوبی در آب, الکل و گلیکول حل می شود و خاصیت جذب آب آن بسیار بالا است. جدول ‏‏(1-1)‏
لیتیم بروماید در مجاورت هوا تجزیه نمی شود و در شرایط طبیعی, ترکیبی پایدار محسوب می ‏شود. ‏

سایر مشخصات فیزیکی و شیمیایی این نمک در شرایط استاندارد عبارت است از:‏
‏1)‏    وزن مولکولی: 86.856 گرم بر مول
‏2)‏    درصد لیتیم در ترکیب: 7.99 درصد
‏3)‏    درصد بروم در ترکیب: 92.01 درصد
‏4)‏    دمای ذوب: 547 درجه سانتیگراد یا 1017 درجه فارنهایت
‏5)‏    دمای جوش: 1265 درجه سانتیگراد یا 2309 درجه فارنهایت
‏6)‏    وزن مخصوص: 3.464 در دمای 25 درجه سانتیگراد یا 77 درجه فارنهایت
‏7)‏    خاصیت قلیایی: خنثی
‏8)‏    نوع و مقدار ناخالصی ها: (اکسید برم – 0.1 درصد) (کلر  0.1 درصد) (ید – 0.20 درصد) ‏‏(سولفات – 0.01 درصد) (باریم – 0.005 درصد) (آهن – 0.001 درصد) (فلزت سنگین مانند ‏سرب – 0.001 درصد)‏
‏9)‏    حداکثر خلوص: 99 درصد
در صورت سردشدن, امکان متبلور شدن لیتیم بروماید زیاد است و در مجاورت حرارت بر میزان ‏خورندگی آن افزوده می شود.‏

منابع:

‏1)‏    سلطان دوست، محمدرضا، چيلرهاي جذبي، نشر يزدا
‎2)‎    Article: Solar refrigeration- astat-of-the-art review
‎3)‎    American society of heating, refrigeration and air conditioning ‎engieerrs, inc.(2005).‎
‎4)‎    International journal of refrigeration 3I (2008)‎
‎5)‎    www.hva.ir
‎6)‎    www.sincedirect.com ‎
‎7)‎    www.asharea.org
‎8)‎    www.elsevier.com/locate/ijrefrig ‎

‏ ‏

‎ ‎

‏ ‏