مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

فهرست مطالب

عنوان صفحه

 

بخش اول- سیستم تبرید جذبی

چند تعریف 1

تاثیر فشار روی دمای اشباع 2

تبخیر 6

مخلوط مایع وبخار 7

تفطیر 10

تبرید و سیستمهای تراکمی تبخیری 12

مبردهای مایع 13

 

سیکل تراکمی بخار 19

کاربرد گاز به صورت مبرد 20

تبرید با سیستم جذبی 24

سیتم جذبی آب وآمونیاک 25

سیستم جذبی تکمیل شده 26

ویژگیهای آمونیاک به عنوان مبرد 29

اجزاء سیستم 30

خواص آمونیاک و کاربرد آن در صنعت 30

طراحی سرد خانه ها 33

روشهای انجماد 34

سردخانه ها چگونه طراحی میشوند 35

سرمایسش خورشیدی 36

مشخصات سیکل تبرید جذبی آب و آمونیاک 37

اواپراتورها 44

کندانسورها 55

بخش دوم – انرژی خورشیدی

پیشگفتار 55

تاریخچه 56

لزوم استفاده از انرژی خورشیدی 58

طبیعت خورشید و تابش آن 58

حرکت کره زمین و تغییرات تابش 62

حل یک مثال مقدار تابش خورشیدی در مشهد 66

طرح یک سیستم برای استفاده غیرمستقیم از انرژی خورشید 69

انتخاب سیستم سیالاتی برای انتقال گرما 70

کلکتورهای مسطح خورشیدی 72

لوله ها و گذرگاه ها درکلکتورها 74

انتخاب کلکتور و جزئیات سازه ای آن 84

پیش بینی کارکرد یک کلکتور 87

تعیین زاویه برخورد کلکتور 96

تجزیه وتحلیل عمل کرد کلکتور ها 98

مقدار کل تابش خورشیدی 104

انتخاب دیگ کمکی ومخزن ذخیره حرارت 111

سیستمهای آبگرم خورشیدی برای سرمایش 111

سیستم های ذخیره گرما 113

منابع و ما خذ 114

جداول و پیوست ها 115

 

بخش اول – سیکل تبرید

تبرید- طراحی سیکل تبرید جذبی خورشیدی به ظرفیت 2 تن

تبرید و سیستم های تراکمی تبخیری

تبرید

به هر تحولی که درآن حرارت گرفته می شود تبرید می گویند. به شاخه ای از علم که در آن به کاهش و ثابت نگه داشتن دمای یک ماده یا فضا ، در دمایی پایین تر از دمای محیط پرداخته می شود تبرید اطلاق می گردد. به بیان دیگر در تحول تبرید ، حرارت از جسم سرد شونده ای گرفته شده و به جسم دیگری که دمای کمتر از جسم سرد شونده دارد منتقل می گردد.

چون در این تحول حرارت گرفته شده از جسم سرد شونده با جسم دیگری منتقل می شود، لذا در تحول تبرید هم گرمایش و هم سرمایش وجود دارد وفقط نحوه استفاده از سیستم آنها را از یکدیگر متمایز می سازد.

 

لزوم استفاده از عایق های حرارتی

درتبرید چون حرارت همواره از محل گرمتر به سردتر منتقل می شود، بطور پیوسته جریان حرارتی بین دو محیط ذکر شده برقرار می شود و برای جلوگیری از آن معمولاً محل سرد شونده را به وسیله عایق حرارتی از محیز جدا می کنند.

 

عامل سرمایی

در تحولات برودتی ماده جذب کننده حرارت یا عامل سرمایی را مبرد یا ماده سرما زا می نامند. بسته به تاثیری که حرارت جذب شده بر روی مبرد دارد، می توان تحولات برودتی را به دو صورت محبوس و نهان طبقه بندی نمود. در صورتیکه جذب حرارت موجب افزایش دمای سرد کننده شود، تحول برودتی رامحسوس و چنانچه موجب تغییر حالت فیزیکی مبرد شود( ذوب یا تبخیر) آن را نهان می نامند. در هر دو مورد بایستی مبرد همواره از دمای فضا یا ماده سرد شونده کمتر باشد.

مبردهای مایع

توان جذل حرارتی خیلی زیاد مایعات به هنگام تبخیر، اساس کار سیستم های تبرید مکانیکی مدرن راتشکیل می دهد . ساده بودن کنترل تحول ، به طوریکه می توان تبرید را به طور دلخواه شروع یا متوقف نمود از امتیازات این مبردها است همچنین می توان شدت تبرید را در محدوده های کوچکی از پیش تعیین نمود و با کنترل فشار تبخیر مایع، دمای تبخیر را تغییر داد . به علاوه می توان بخار را به سهولت جمع آوری و به مایع تبدیل و با برقراری جریان مداری ازآن به کرات از تبخیر آن برای ایجاد برودت استفاده نمود.

تبخیر مبرد

باتبخیر مایع مبردی مثل( 12- R) در داخل مخزن شکل (5-6) و تخلیه بخار حاصل
می توان در فضای عایق کاری شده، سرمای مناسبی ایجاد نمود.

تا زمانیکه مبرد( 12-R) در فشار اتمسفر یک استاندارد می باشد دمای اشباع آن C ْ 8/29- خواهد بود. تبخیر مبرد در این دما باعث می شود که حرارت فضای C ْ 5 براحتی از دیواره مخزن عبور کرده و باجذب به وسیله مبرد با بخار خروجی از مخزن، از فضا خارج گردد.

چون در طول تحول تبخیر ، دمای مایع ثابت می ماند، مادامی که مایع تبخیر می شود ایجاد سرما ادامه خواهد یافت. هر محفظه ای نظیر مخزن شکل(5-6) که در طول تحول تبرید در آن مبردی تبخیر می شود اوپراتور نامیده می شود. اوپراتور یکی از قسمتهای اساسی سیستم های تبرید مکانیکی است.

دمای تقطیر

به منظور انجام عمل تبرید پیوسته، بخار مبرد بایستی با همان شدت تبخیر در اوپراتور، در کندانسور نیز تقطیر گردد و این بدان معنی است که شدت خروج حرارت از سیستم کندانسور، باید برابر شدت ورود حرارت به سیستم در اوپراتور ، لوله مکش و حرارت معادل تراکم در کمپرسور باشد.

شدت انتقال حرارت از بخار مبرد به عامل تقطیر در کندانسور تابع سه عامل زیر می باشد:

1) مساحت سطح تقطیر

2) ضریب هدایت حرارتی سطو کندانسور

3) اختلاف دما بین بخار مبرد و عامل تقطیر

در یک کندانسور با مساحت سطح تقطیر و ضریب هدایت حرارتی معین، شدت انتقال حرارت از سطوح آن ، تنها به اختلاف دمای بین بخار مبرد و عامل تقطیر بستگی خواهد داشت.

چون دمای تقطیر، همواره برابر مجموع دمای عامل تقطیر و اختلاف دمای بین مبرد تقطیر شونده و عامل تقطیر می باشد، دمای تقطیر مستقیماً با تقطیر دمای عامل تقطیر و شدت انتقال حرارت لازم درکندانسور تغییر خواهد کرد.

فشار تقطیر

فشار تقطیرهمواره برابر فشار اشباع مربوط با دمای مخلوط مایع و بخار موجود در داخل کندانسور می باشد.

 

 

 

 

 

تبرید با سیستم جذبی

اگر در سیستم تراکمی بخار، به جای کمپرسور یک ژنراتور و یک جذب کننده قرار دهیم، نتیجه یک سیکل جذبی ساده خواهد شد. شکل(1-24) شمای یک سیستم جذبی را نشان
می دهد که در آن ژنراتور و جذب کننده، مبرد تبخیر شده درفشار اوپراتور را به فشار کندانسور می رساند.

طرز کار به این صورت است که بخار تبخیر شده دراوپراتور وارد جذب کننده شده درجه حرارت محلول جاذب را بالا می برد . این حرارت به کمک یک کویل سرد خارج خواهد شد. محلول جاذب دراین مرحله قوی بوده، زیرااز مبرد غنی می باشد، این محلول به کمک پمپ وارد ژنراتور خواهد شد. در ژنراتور درجه حرارت آن با افزایش حرارت بالا رفته و بخار مبرد در درجه حرارت و فشار بالا به طرف کندانسور رانده می شود. محلول جاذب داخل ژنراتور به علت از دست دادن بخار مبرد محلول ضعیفی شده وبا تقلیل فشار به جذب کننده بر می گردد،

در صورتیکه بخار مبرد مانند سیکل تراکمی به کندانسور و شیر انبساط و اوپراتور خواهد رفت.

در سیستم جذبی کار مکانیکی کمی لازم است ، زیرا به جای کمپرسور که کار مکانیکی زیادی انجام می دهد پمپ با کار مکانیکی صرفنظر کردن بکار رفته وکسب انرژی به صورت انرژی حرارتی از ژنراتور خواهد بود.

 

سیستم جذبی آب – آمونیاک

در این سیستم مبردآمونیاک و سیال جاذب، آب می باشد.

سیستم جذبی آب آمونیاک که تنها سیستم جذبی بوده که سالها در صنایع از آن استفاده گردید، امروزه نیز، خصوصاً در تبرید درجات حرارت پایین C ْ 32 به کار می رود. نمودار (1-24) خواص محلول امونیاک و آب را در حالت مایع و بخار نشان می دهد. با استفاده از دیاگرام و با معلوم بودن فشار و درجه حرارت می توان سایر مشخصات را بدست آورد ودر مراحل مختلف می توان عملکرد یک سیستم جذبی را بدست آورد. یعنی با تعیین مقدار حرارتی که در ژنراتور کسب شده ومقدار حرارتی که در جذب کننده و کندانسور از دست رفته می توان مقدار سرمایی را که در اوپراتور حاصل شده تعیین نمود.

 

 

 

 

سیستم جذبی تکمیل شده

در سیستم جذبی مذکور می توان برای بالا بردن راندمان تغیییراتی داد. مثلاً با تقیلیل آبی که در اوپراتور جریان خواهد یافت ، راندمان را می توان بالا برد، کار دیگری که می توان برای بالا بردن راندمان نمود قراردادن یک مبدل حرارتی بین جذب کننده و ژنراتور
می باشد، شکل (5-24)

شمای یک سیستم چذبی تکمیل شده را نشان می دهد، که درآن یک رکتیفایر و یک آنالیز برای نقصان مقدار مایعی که احتمالاً وارد کندانسور خواهد شد در نظر گرفته شده. آنالیزور از یک سری پره تشکلی شده که در بالای ژنراتور قرار می گیرد، محلول قوی جذب کننده از این پره ها عبور کرده و بخاری که از ژنراتور بالا می رود بدین وسیله سرد شده وعلاوه بر این مقداری از بخار آب را نیز تقطیر خواهد کرد. در رکتیفایر نیز کویل آب سرد خواهیم داشت. مقداری بخار آب و ( قدری آمونیاک) تقطیر شده به ژنراتور برمی گردد . مبدلی که بین جذب کننده و ژنراتور فرستاده میشود، گرم شده ومحلول ضعیف ژنراتور که به جذب کننده بر می گردد سرد خواهد شد. در حقیقت با این مبدل از مقدار حرارتی که به ژنراتور و مقدار سرمایی که بجذب کننده باید داده شود کاسته خواهد شد.

ضريب عملكرد در سيستم هاي جذبي

ضريب عملكرد در سيستم هاي جذبي به صورت زيراست:

وقتي ضريب عملكرد سيكلهاي تراكمي را با سيكلهاي جذبي مقايسه نماييم ضريب عملكرد سيكل خيلي كمتر به نظر مي رسد، مثلاً ممكنست (3 در برابر 7% ) باشد ولي بايد توجه كرد كه ضريب عملكرد در سيكل جذلي با سيكل تراكمي كاملاً متفاوت است زيرا در سيكل جذبي حرارت مبادله شده در ژنراتور منظور شده در حاليكه در سيكل تراكمي كار كمپرسور منظور مي گردد. انرژي كه در اثر كار حاصل مي شود معمولاً خيلي گرانتر از انرژي است كه از حرارت بدست مي آيد.

رابطه ترموديناميكي ضريب بهره اين سيستمها، Cop از رابطه زير محاسبه مي شود.

T_g=generator temperature

T_r=refreigerant (evaporator)Temperature

T_c= Condenser Temperature

T_a= Absorber Temperature

 

ضريب بهره ايده آل همان ضريب بهره كارنو مي باشد. ضريب بهره اين سيستمها به دو بخش تقسيم مي شود كه عبارتند از : ضريب بهره برودتي و ضريب بهره چرخه حرارتي كه معادلات آنه به صورت زير تعريف مي شود:

 

 

 

 

 

ويژگي هاي آمونياك بعنوان مبرد

مي توان موارد زير را به عنوان دلايل برتر نسبي آمونياك ذكر كرد:

1. ارزان بودن
2. عدم آسيب رساني به لايه ازن
3. خواص ترمو ديناميكي خوب
4. كوچكتر شدن و همچنين ارزاني سيستم هايي كه با آمونياك كار مي كنند .
5. گرم تر بودن ژنراتور وسردتر بودن جذب كننده دستگاههاي جذبي مورد بحث البته اين نكته را هم بايستي مدنظر قرار داد كه آمونياك ماده ايست سمي و آتش زا كه بايستي دقت كافي براي عدم نشت گاز آمونياك از سيستم و همچنين انتخاب جنس قطعات در تماس با آمونياك اعمال گردد.

سيستم هاي با ظرفيت بالا

در اين سيستم ها بدليل حجم بالاي انرژي مورد نياز ژنراتور، از چند راه براي تامين اين انرژي از چند راه براي تامين اين انرژي استفاده مي شود. يكي استفاده از سيالات واسطه مثل بخار آب است كه بعنوان واسطه انتقال حرارت استفاده مي شود. در اينحالت در كنار سيستم جذبي يك ديگ بخار نيز بكار گرفته مي شود. در روش ديگر ژنراتور انرژي مورد نياز را مستقيماً از شعله دريافت مي كند. ( direct fire)

 

 

 

اجزا سيستم

الف- وسايل انبساط:

در سيستم هاي جذبي نيز از وسايل انبساط استفاده مي شوند.اين وسايل انبساط غيرمكانيكي هستند، مانند اريفيسها

ب- اوپراتورها:

اوپراتورها تشكيل شده از يكسري دسته لوله كه بر روي آنها آب مبرد پاشيده مي شود . بدين ترتيب گرما از سيال در گردش سيستم خنك كننده كه از داخل اين لوله ها مي گذرد گرفته مي شود.

ج – ژنراتورها

 

خواص آمونياك و اهميت آن در صنعت تبريد

آمونياك ( ₃ NH) يا ₇₁₇R مبرديست كه امروزه در مصارف گوناگون كاربرد دارد. آمونياك بي رنگ ، سبكتر از هوا و داراي بوي تند مي باشد اصولاً سمي است . آمونياك در مجاورت بخار آب مي تواند با مس و تركيبات آن نظير برنج واكنش شيميايي بدهد .ازاينرو در يك سيستم آمونياكي از كاربرد قطعات مسي و برنجي اجتناب مي شود. هرچه دماي محلول بالا رود ميزان حلاليت آمونياك در آب كاهش مي يابد. يك ليتر آب در دماي C ْ10 قادر است Lit500 آمونياك را در خود حل كند و اساس كار تبريد جذبي آمونياك نيز همين مطلب است. گرماي حل شدن يك كيلوگرم آمونياك در آب حدود Kcal 520 است. با عنايت به جدي شدن بحث ممنوعبت استفاده از CfC وكاهش هر نوع آلودگي زيست محيطي جا دارد آمونياك مورد توجه بيشتري قرار گيرد.

در انتخاب سيال عامل به عنوان مبرد مشخصه هاي همچون خصوصيات زير مدنظر قرار مي گيرند:

1. بالا بودن دماي نهان تبخير در درجه حرارت هاي پايين براي توليد سرماه بعنوان مثال آمونياك با دبي جرمي در دماي تبخيرC ْ15- اشباع در اوپراتور و دماي اشباع تقطير Cْ 30 در كندانسور قادر است مقدار kw 1103 برودت توليد نمايد. درحاليكه همان مقدار فرتون 12-R در همان شرايط قادر به توليد مقدارkw116 برودت مي باشد.
2. بالا بودن فشار بحراني در مقايسه با فشار تقطير در كندانسور جهت كاهش تلفات در سيكل تبريد . كه اين عامل باعث پايدار شدن سيال مبرد در هنگام كار در چرخه سرمايي است.

فشار بحراني CFC= خود 5/2 برابر كمتر از فشار بحراني آمونياك است

3- پايين بودن جرم مولي سيال مبرد و بالا بودن ظرفيت تبريد.

ضریب کارایی Cop	مکش کمپرسور برای یک کیلووات تبرید L/S	قدرت تبرید KW	فشار تقطیر در C ْ 30+ اشباع در کندانسور Kpa	دبی جرمی	جرم مولی	مبرد	ردیف
407	0.782	116	744	1	121	12R	1
4066	0.476	163	1192	1	5/86	22R	2
4.76	0.462	1103	1166	1	17	717R	3

 

 

 

برخي ديگر از مزايا ومعايت سيكل جذبي آب و آمونياك

بدليل آنكه خطراتي نظير كریسيتا ليزاسيون متوجه اين سيستم نيست نيازي به استفاده از سيستم كنترل پيچيده نبوده و بهره برداري از آن ساده تر خواهد بود

معايب:

1. سيكل اين سيستمها به عنوان هيتر قابليت كاربرد ندارد.
2. تناژ برودتي توليد شده در مقايسه با سيستمهاي ليتيوم برومايد و آب پايين تر است.

مزايا :

1. با اين سيستمها مي توان به دماي زير صفر دست يافت.
2. آمونياك داراي خواص ترموديناميكي قابل قبولي درمقايسه با ساير مبردها مي باشد.
3. بدليل عدم نياز به نيروي متخصص بهره بردار،هزينه هاي مربوطه كمتر خواهد بود.
4. آمونياك در فشار بالاومحيط سرد به مقدار بسيار زياددر آب حل مي شود بهمين دليل پس از گرم شدن محلول، افزايش فشار قابل توجه است از اينرو كارايي سيستم بهتر مي شود.

 

 

 

 

 

طراحي سردخانه ها

در پروژه حاضر هدف طراحي يك سيكل تبريد جذبي با ظرفيت برودتي 2 تن تبريد با استفاده از انرژي خورشيدي مي باشد براي طراحي سيكل طرح و محاسبه و انتخاب دستگاه هاي مورد نياز سردخانه لازم مي باشد. كه هدف نگهداري و ذخيره سازي مواد غذايي و انواع ميوه جات در سردخانه مي باشد.

تقسيم بندي سردخانه ها

سردخانه ها به سه قسمت عمده تقسيم مي شوند:

1) سردخانه هاي كوتاه مدت يا موقت

2) سردخانه هاي بلند مدت

3) سردخانه هاي انجماد

در سردخانه هاي كوتاه مدت و بلند مدت، محصول تادمايي بالاتر از نقطه انجمادش سردو نگهداري مي شود ولي در سرخانه هاي انجماد، محصول منجمد ودر دماهاي بين 12- تا 23- درجه سانتيگراد نگهداري مي شود ( دماي C ْ 18- بيشتر مورد استفاده قرار
مي گيرد) . نگهداري كوتاه مدت معمولاً باوارد نمودن تدريجي محصول و تعويض سريع آن همراه است و براساس نوع محصول زمان نگهداري از يكي دو روز تا يك هفته يا بيشتر تغيير مي كند. نگهداري بلند مدت در انبارهاي نگهداري تجاري (سردخانه هاي عمومي) انجام مي شود. دراين مورد نياز زمان نگهداري محصول به نوع و شرايط ورودي محصول بستگي دارد. اين زمان تا شش يا هشت ماه براي محصولات مقاوم نظير پياز و بعضي گوشت هاي دودي تغيير مي كند.

در صورتي كه مواد غذايي فاسد شدني براي مدت طولاني نگهداري مي شوند بايستي منجمد گردند و در سردخانه انجماد قرار داده شوند.

روش هاي انجماد

مواد غذايي ممكن است به طور آهسته يا سريع منجمد شوند . درانجماد آرام، محصول در اتاقي با دماي پايين قرار مي گيرد و معمولاً در هوايي ساكن بطور آرام منجمد مي شود. در اين روش دماي فضا بين Cْ18- تا C ْ40- مي باشد. نمونه اي از اين موارد انجماد گوشت گاو،مرغ جعبه اي،ماهي، ميوه جعبه اي در بسته هاي 5 تا 15 كيلوگرمي مي باشد.

انجماد سريع با يك يا تركيبي ا ز روش هاي زير ا نجام ميشود،

الف- انجماد با وزش هوا:

دراين روش از اثر تركيبي دماي پايين وسرعت هواي زياد استفاده ميشود.

بدون توجه به روش به كار رفته، آرايش فريزر چنان است كه هوا بتواند آزادانه در اطراف تمام قسمتهاي محصول جريان داشته باشد.

ب- انجماد باتماس غيرمستقيم:

انجماد غيرمستقيم معمولاً در فريزدهاي صفحه اي انجام مي شود. دراين فريزرها محصول روي صفحات فلزي كه از داخل آنها مبرد عبور مي كند، قرار مي گيرد.

ج- انجماد غوطه ور:

در اين روش انجماد با غوطه ور نمودن محصول درمحلول آب نمك بادماي پايين كه معمولاً كلريد سديم يا شكر مي باشد انجام مي شود.

 

 

سردخانه ها چگونه طراحي مي شوند؟

داده هايي كه به مهندسين طراح از طرف كارفرما ارائه مي شود تنها نوع و وزن محصولات سردخانه ومكان سردخانه است. مهندسين ابتدا چگونگي نگهداري و روش سردسازي و درجه حرارت مورد نياز براي سردسازي و مدت نگهداري را براساس نوع محصول مشخص مي كنند. آنگاه با مشخص شدن اطلاعات بالا و وزن محصولات، حجم و درنتيجه ابعاد سردخانه مشخص مي شود. آنگاه براساس تجربيات و توصيه هاي ارائه شده در كتب مختلف نوع عايق و مصالح ساختماني انتخاب مي شوند و با استفاده از اين داده ها و شرايط طرح داخل و خارج سردخانه بار برودتي سردخانه ميشود و بالاخره اين داده ها ما را در طراحي يا انتخاب دستگاه ها كمك مي كنند. در اين پروژه دماي طرح داخل سردخانه را C ْ 18- براي دستيابي به سردخانه انجماد و نگهداري در كل ساليانه محصولات خاص دراين دما در نظر مي گيريم.

 

 

 

 

 

 

 

سرمايش خورشيدي

با توجه به هدف طرح پروژه و ا ستفاده از انرژي خورشيدي براي ايجاد حرارت مورد نياز ژنراتور سيكل تبريد مي دانيم در سرمايش خورشيدي كمترين دما عموماً در عملكرد سيستم هاي تبريدي – جذبي در سرمايش فضا حدود 185 درجه فارنهايت استفاده
مي شود. كلكتورهاي خورشيدي به دمايي 15 تا 20 درجه بالاتر از دماي عملكردي واحد جذب نياز دارند. دكتر جرج لاف نشان داد اگر آب در دماي 210 درجه فارنهايت از كلكتور به ژنراتور پمپ شود، مي تواند حرارت را در حدود 180 درجه باز گرداند و براي گرمايش مجدد در 200 درجه به كلكتور انتقال دهد. در يك روز 90 درجه اي ، يك فوت مربع كلكتور ممكن است به بالاي Btu 900 برسد كه به حدود 40 درصد بازدهي كلي كلكتور مربوط است كلكتور 600 فوت مربعي مي ت واند سيستم سرمايشي با ظرفيت زدودن حرارت روزانه حدود
30000 ارائه دهد كه اين معادل حدود 5/2 تن تبريد است.

براي دست يافتن به اين محدوده دما در كلكتور صحفه تخت و تامين حرارت مورد نياز ژنراتور سيكل تبريد جذبي با استفاده از حرارت خورشيد، سيكل تبريد با ظرفيت توليد برودت 2 تن تبريد در شهر مشهد را طراحي مي كنيم.

با انتخاب درجه حرارت ژنراتور F ْ190 و فشار كندانسورPsi 100 و فشار و درجه حرارت گازي كه از اوپراتور خارج مي شود Psi 20 و F ْ 26 ، درجه حرارت جذب كننده برابر F ْ80 و براي دستيابي به دماي C ْ 18- دماي طرح سردخانه انجماد مورد نظر طراحي سيكل تبريد جذبي آب آمونياك راتحليل مي كنيم و حرارت مورد نياز را در ژنراتور كه بايستي توسط انرژي خورشيدي تامين شود را تعيين مي كنيم.

تعيين مقدار حرارت منتقل شده در ژنراتور( حرارت لازم تهيه شده بوسيله كلكتورهاي خورشيدي) به ازاي هر تن تبريد در سيستم جذبي آب وآمونياك با شرايط فوق

شكل (9-12)

دياگرام محلول آب و آمونياك رانشان مي دهد. با استفاده از اين دياگرام پارامترهاي زير بدست مي آيند كه همگي با هم مرتبط هستند و با داشتن دو خاصيت مي توان بقيه مشخصه ها را بدست آورد. پارامترهاي مورد نظر عبارتند از

h₁ : آنتالپي مايع و آب و آمونياك

h_v : آنتالپي بخار آب و آمونياك

P : فشار مخلوط آب و آمونياك

X : غلظت آمونياك موجود در محلول آب و آمونياك مايع

X" : غلظت آمونياك موجود در مخلوط آب و آمونياك به صورت بخار

T : دماي مخلوط آب و آمونياك

 

 

 

 

 

 

نقطه 1: Psi 20 = P فشار

F ْ 80 = T نقطه 1

 

در اين نقطه مخلوط بصورت مايع خواهد بود.

X=X=0.347

h=h_L= -49 BTU-1b^-1

شرایز در نقطه 2 P=100 Psi نقطه 2X"=0.935

 

F ْ T=190

به صورت بخار در فشار 100 Psia و درجه حرارت F ْ 190 X"=0.935

h=h_V=644 BTV.Lb^-1

نقطه 3: Psi 130= P

C ْ88= Fْ 190 = t

به صورت مايع دراين نقطه مخلوط با همان دما و فشار به صورت مايع درآمده است.

291/0 = X

84= h₃=h_L

 

شرايط در نقطه 4:

اكنون بايستي شرايط نقطه 4 بررسي گردد در اين نقطه فشار و غلظت براي ما مشخص است چرا كه غلظت رد نقطه 4 برابر با مقدار آن درنقطه 2 است. پس دو پارامتر معلوم است و ميتوان ساير مشخصات را از دياگرام بدست آورد.

نقطه 4:C ْ 17 F= ْ X=X=0.935 T=62

آنتالپی 12=h=hL P=100 Psia

دراين قسمت مخلوط مايع است.

شرايط در نقطه 5: P=20 Psia

در نقطه 5 مخلوط شامل 5/93 درصد آمونياك 5/6 درصد آب مي باشد. F ْ 26t=

در اين جا ابتدا فرض مي كنيم كه در نقطه 5 همه مخلوط بخار باشد پس داريم:

معلوم X=X"=0.999

h=h_v=553

ديده مي شود كه غلظت بدست آمده برابر با مقدار بدست آمده در نقطه 4 نيست به اين ترتيب مشخص مي شود كه مخلوط خروجي از اوپراتور ( نقطه 5) كاملاً بصورت بخار نبوده ومقداري مايع نيز به همراه دارد. به اين مايع اصطلاحاً ( purge Liquide ) مي گويند . با نوشتن قانون بقاي انرژي براي آمونياك مي توان ميزان اين مايع را محاسبه نمود. حال نقطه 5 را بصورت مايع در نظر مي گيريم:

نقطه 5: X=X=0.540 =0.541

h₅=h_L=-115 x=x₂=x₄=0.935

بيلان آمونياك براي هر پوند كه از اوپراتور خارج مي شود به شرح زير است: ازآنجا كه در فشار و درجه حرارت مربوطه معمولاً تمام مخلوط تبخير نشده و مقداري از مايع را
مي توان از اوپراتور كشيد تا مانع بالا رفتن آب شود، و نسبت اين مايع وبخاري كه از اوپراتور خارج يم شود از بيلان آمونياك بدست مي آيد.

1 Lb.X₅=W_PL(X₅)+(1-WPL)X"₅

که در آن W_PL وزن (Purge Liquide) برحسب باند می باشد.

1Lb(0.935)=W_PL(0.541)+(1-W_PL)(0.999)

W_PL=0.14 Lb

آنتالپي نقطه 5:

h₅=(0.14)(-115)+(1-0.14)553=

h₅=459.48 BTU.Lb^-1

جرم سيال جريان يافته براي هر تن تبريد

m₂=0.447 Lb.min^-1

براي تعيين تعادل جرم آمونياك و جرم كلي را درژنراتور مي نويسيم:

m₁x₁=m₂x₂+m₃x₃ I

m₁=m₂+m₃ II

m₁(0.347)=(0/446)(0.935)+m₃(0.297)

0.347m₁- m₃(0.341)=(0.446 x 0.935)

m₁-m₃=0.446

از حل دو معادله دو مجهول:

m₁=5.7 Lb.min^-1 , m₃=5.25 Lb-min^-1

m₁= Lb.min^-1

(49-)(7/5) –(84)(25/5)+(664)(447/0)= q_g

IL . 1017 = q_g

5/61026 = 60× 1017011

122053= 2×q_g

براي يك سيكل تبريد به ظرفيت يك تن تبريد مقدار حرارت 5/61026 براي ژنراتور لازم است. كه در طرح پروژه مورد نظر دو سيكل تبريد هركدام به ظرفيت يك تن تبريد براي سردخانه در نظر گرفته ايم بنابراين براي دو سيكل تبريد كل حرارتي كه بايد به ژنراتورها منتقل شود دوبرابر مقدار فوق يعني برابر122053 كل حرارت لازم مي باشد. حرارت خارج شده از جذب كننده برابر است با :

m₃h₃+m_oh_o-m₁h₁ =

((49-) (7/5))-(48/459) (467/0)+(84) (25/5)=

9 /934 =

حرارت خارج شده از كندانسور برابر است با :

(12)(447/0)-(664)(447/0)=m₂h₂-m₄h₄ = q_c

291045 =q_c

اوپراتور ها

اوپراتور يكي از اجزاي سيستم برودي است كه وظيفه انتقال برودت به سيال خنك شونده يا واسطه را بر عهده دارد.

در طراحي سردخانه ها يا سيستم هاي برودتي طراحان بندرت اوپراتورها را طراحي
مي كنند بلكه از كاتالوگ هاي سازندگان اوپراتورها را انتخاب مي كنند .

ساختمان انواع اوپراتورها

اوپراتورها از نظر ساختمان به سه دسته تقسيم مي شوند.

الف- اوپراتورهاي لوله اي

اين اوپراتورها در اندازه و اشكال و طرح هاي مختلف از لوله هاي فولادي و مسي ساخته مي شوند از لوله هاي فولادي دراوپراتورهاي بزرگ و اوپراتورهايي كه با آمونياك كار مي كنند استفاده مي شود.

ب – اوپراتورهاي صفحه اي

ج – اوپراتورهاي پره دار

كويل هاي پره دار نوعي اوپراتور لوله اي مي باشند كه درآنها براي افزايش سطح خارجي و درنتيجه بهبود راندمان سرمايش هوا با ساير گازها، پره هايي بعنوان سطح ثانويه جذب حرارت بر روي لوله ها قرار گرفته اند. دركاربردهاي سرمايش هوا بدليل اينكه شدت انتقال حرارت از سطح داخلي اوپراتور به مايع مبرد، بيشتر ازشدت انتقال حرارت از هوا به سطح خارجي اوپراتور مي باشد اين اوپراتور ها به كار مي رود.

اوپراتورهاي سرد كننده هوا

اوپراتورهاي سرد كننده هوا از نظر انتقال حرارت به دو دسته تقسيم مي شوند كه عبارتند از :

الف - اوپراتورهاي جابه جايي طبيعي

در سردخانه ها درمواردي كه به سرعتهاي هواي كم نياز باشد و بخواهند محصول حداقل رطوبت را از دست بدهد از اوپراتورهاي جابه جايي طبيعي استفاده مي كنند.

از مشخصات اين اوپراتورها اينست كه ضخامت كويل حداقل استو چون هواي سرد از هواي گرم سنگين تر است و به طرف پايين حركت مي كند بايستي اوپراتورها تا حد امكان بالاتر از كف قرار گيرد و معمولاً در پهناي هر 5/2 متر يك اوپراتور قرار مي گيرد و معمولاً در اين اوپراتورها از پره استفاده مي شود.

ب- اوپراتورهاي جابه جايي اجباري

اين اوپراتورها در واقع كويل هاي ساده يا لوله اي پره داري هستند كه در جعبه اي فلزي قرار گرفته اند و براي جريان دادن اجباري هوا از يك يا چندين فن استفاده مي شود. در اصطلاح تجاري ، اوپراتورهايي كه با وزش اجباري هوا كار مي كنند معمولاً واحد كولر و يا واحد فن كويل ناميده مي شوند.

انتخاب اوپراتور

قبل از شرح چگونگي انتخاب اوپراتور به تعاريف زير اشاره مي شود:

 

الف) اختلاف دماي اوپراتور TD -

اوپراتور به صورت اختلاف دماي هواي ورودي به اوپراتور كه معمولاً دماي طراحي فضا در نظر گرفته مي شود و دماي اشباع مبرد در فشار خروجي اوپراتور، تعريف مي گردد.

اختلاف دماي اوپراتور TD بر روي شرايط محصول انبار شده وراندمان كار كل سيستم تاثير مي گذارد.

ب) تاثير TD بر روي رطوبت فضا

نگهداري مواد غذايي و ساير محصولات بوسيله تبريد در شرايط بهينه نه تنها به دماي فضاي سرد شونده بلكه به رطوبت آن نيز بستگي دارد. مهم ترين عامل در رطوبت فضاي سرد شونده اختلاف دماي اوپراتور TD مي باشد. عوامل ديگري نيز از جمله جريان هوا، زمان كار سيستم، نوع كنترل سيستم سطح جانبي محصول، شدت نفوذ هوا و شرايط هواي خارج، رطوبت نسبي فضا را تحت تاثير قرار مي دهند. جدول(2-18) TD را برحسب رطوبت نسبي بيان نموده است.

Forced air coil	C ْ Gravity coil	Relative humidity
2 to 4 4-6 6-9	7 to 9 9-13 13-15	90 to 95 85-95 75-85

 

ج) جريان هوا

جريان دادن هوا در فضاي سرد شونده امري ضروري ا ست شدت لازم براي جريان هوا با نوع كاربرد متفاوت بوده و به رطوبت فضا نوع محصولات و زمان نگهداري آن بستگي دارد. سرعتهاي پيشنهادي هوا درسردخانه ها در جداول مخصوص ارايه شده است.