چیلر صنعتی (Industrial Chiller) دستگاهی است که از طریق سیکل تبرید تراکمی یا جذبی، سرمایش مورد نظر را تامین می کند. سیال واسط در چیلر صنعتی می‌تواند آب یا اتیلن گلیکول (ضد یخ) باشد. سرمایش تولید شده در چیلرهای صنعتی در سرمایش‌های فرایندی، خنک‌کاری تجهیزات و قالب‌های صنعتی، رطوبت‌گیری از هوای فشرده و همچنین تهویه مطبوع کاربرد داشته و استفاده می شود.
اگر با چیلر آشنایی ندارید در ابتدا مقاله چیلر چیست را مطالعه نمایید.
ساختار چیلر صنعتی
چیلرهای صنعتی در صنایع مختلف استفاده می‌شوند و از نوع تراکمی هستند و بسته به شرایط مورد نیاز، می‌توان از مدل های آب خنک یا هوا خنک این چیلرها استفاده کرد.
ساختار چیلرهای صنعتی شبیه به چیلر های تراکمی بوده و زیر مجموعه آن به حساب می آید. چیلرهای صنعتی از چهار قسمت کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و اکسپنشن ولو (شیر انبساط) تشکیل شده‌اند.
از چیلر های جذبی کمتر استفاده می شود چرا که هزینه خرید، نگهداری و استهلاک آن بسیار بالا است و همچنین چیلرهای جذبی در ظرفیت‌های برودتی بالا طراحی شده اند و نمی توان ظرفیت آنها را کنترل کرد.
کاربرد چیلر صنعتی
چیلرهای صنعتی در کاربردهای گوناگون و در صنایع متعدد زیر مورد استفاده قرار می گیرند:
- نفت
- گاز
- پتروشیمی
- مواد غذایی
- داروئی و پزشکی
- فلزات و ...
در صنعت تزریق پلاستیک و برای سرد کردن قطعات پلاستیکی داغ از چیلر صنعتی استفاده می شود.
همچنین برای خنک کردن غلطک‌های داغ در اثر اصطکاک و کوره پخت جوهر، خنک سازی دستگاه MRI و صنعت برش لیزری از انواع چیلر استفاده می شود.
اجزای اصلی چیلر صنعتی
چیلرهای صنعتی از اجزای مختلفی تشکیل شده اند که مهمترین آنها شامل موارد زیر است:
اواپراتور چیلر صنعتی
اواپراتور چیلر صنعتی برای جذب گرما از آب و تبدیل آن به آب سرد تعبیه شده است که شامل
اواپراتور صفحه‌ای یا پلیت، اواپراتور پوسته لوله یا Shell&Tube و اواپراتور مخزنی یا آیس بانکی می شود.
کندانسور چیلر صنعتی
کندانسور وظیفه دارد گرمای مبرد را تخلیه کند و منجر به کاهش دمای آن شود. با توجه به اینکه چیلر صنعتی نوعی چیلر دائمی است، طراحی کویل‌های کندانسور و کنترل عملکرد فن‌های کندانسور باید به گونه‌ای باشد که همواره در هر شرایطی فشار و دمای سیکل تبرید تراکمی بخار چیلر صنعتی را ایجاد نماید.
کمپرسور چیلر صنعتی
یکی از مهمترین بخش‌های چیلر صنعتی، کمپرسور آن می باشد که به دلیل شرایط عملکرد، از کمپرسورهای پیستونی و اسکرو استفاده می‌شود.
شیر انبساط چیلر صنعتی
شیر انبساط در سیکل تبرید چیلر صنعتی، وظیفه دارد که مقدار مبرد ورودی به داخل اواپراتور را کنترل نماید و اختلاف فشار بین کندانسور (ناحیه فشار بالا) و اواپراتور (ناحیه فشار پایین) را حفظ نماید.
طرز کار و عملکرد چیلر
اگر بخواهیم به زبان ساده عملکرد چیلر را بازگو کنیم، باید بگوییم که در فصل تابستان آب سرد به لوله های کویل دستگاه فن کویل وارد می شود و به همین دلیل دمای کویل به شدت کم می شود و وقتی هوا از راه فن به کویل سرد برخورد می کند، هوا خنک شده و در محیط به گردش در می آید. در زمستان نیز به همین ترتیب چیلر خاموش می شود و پکیج یا بویلر موتورخانه فعال می گردد.
بررسی انواع چیلر صنعتی
اگر بخواهیم طبقه بندی چیلرها را بر اساس نوع چرخه چیلر تنظیم کنیم شامل موارد زیر می شود:
چیلر تراکمی
چیلرهای تراکمی از پرکاربردترین نوع چیلر های صنعتی می باشند که در صنایع مختلف با مدل های متعدد مورد استفاده قرار می گیرند. بسیاری از صاحبان صنایع اولویت انتخاب سیستم تبرید برای فرایندها و تجهیزات مختلف خود را بر روی چیلرهای تراکمی قرار داده اند.
چیلر جذبی
چیلرهای جذبی از چرخه جذبی بخار برای خنک سازی مبرد استفاده می کنند و عملکرد پیچیده ای دارند و در فرایندهای صنعتی و خنک کاری تجهیزات، بسیار محدودتر مورد استفاده قرار می گیرند.
اما اگر طبقه بندی چیلرها را بر اساس نوع سیال عامل چیلر در نظر بگیرید، موارد زیر مشخص می شود:
چیلر صنعتی هوا خنک
در چیلر صنعتی هوا خنک میزان ظرفیت چیلر پایین بوده و دسترسی به آب وجود ندارد. در این چیلر از کندانسورهایی استفاده شده است که خنک کاری آن ها با استفاده از هوا انجام می شود. معمولا ظرفیت این چیلرها پایین تر از چیلرهای آب خنک و تبخیری می باشد.
چیلر صنعتی آب خنک
در کندانسور چیلر صنعتی آب خنک با استفاده از آب، مبرد در یک مبدل حرارتی خنک شده و دمای آبی که مبرد را خنک کرده، به مراتب افزایش می یابد و به برج خنک کن فرستاده می شود تا گرمای خود را به هوای محیط انتقال دهد. این نوع از چیلرها دارای سیستم پیچیده تری هستند و به همین دلیل استفاده و نگهداری از آن ها دشوارتر است.
چیلر صنعتی با کندانسور تبخیری
این چیلر صنعتی در واقع طرحی بین چیلر آب خنک و هوا خنک است. در این چیلرها معماری کندانسور شبیه به چیلرهای هوا خنک است در حالی که در سمت هوای مبدل حرارتی، روی پره ها یا لوله ها آب پاشیده می شود تا با تبخیر آب، گرمای بیشتری از مبرد، جذب شود.
کمپرسورهای مورد استفاده در چیلرهای صنعتی
کمپرسورهای چیلر صنعتی در مدل های مختلفی وجود دارد که در ادامه به بررسی بیشتر آن می پردازیم:
کمپرسور رفت و برگشتی (Reciprocating Compressor)
کمپرسور رفت و برگشتی از پیستون و سیلندر هایی استفاده می کند که توسط یک میل لنگ به حرکت در آمده و توان این کمپرسورها برای چیلر صنعتی از 3 تا 60 اسب بخار متغیر می باشد. این کمپرسورها از نوع نیمه بسته هستند که یعنی به راحتی قابل تعمیر می باشند.
کمپرسور گریز از مرکز
کمپرسورهای گریز از مرکز دارای چند قطعه متحرک هستند و به همین دلیل از محبوبیت بالایی برخوردار هستند. همچنین این کمپرسورها دارای بازدهی بالایی می باشند و در مقایسه با کمپرسور رفت و برگشت، دبی بیشتری از مبرد را فشرده می سازند. این کمپرسورها برای چیلر صنعتی با ظرفیت بین 60 تا چندین تن تبرید مناسب می باشند.
کمپرسور اسکرو (Screw Compressor)
کمپرسور اسکرو از دو پیچ نر و ماده جفت شده در یک بدنه ثابت استفاده می کند که با دوران پیچ ها، مبردی که در بین پیچ ها قرار گرفته، با کاهش حجم فشرده می شود. این کمپرسورها نیمه بسته هستند و محدوده توان بین 40 تا 1000 اسب بخار دارند که برای چیلر صنعتی بسیار می تواند انتخاب مناسبی باشد.
کمپرسور اسکرال (Scroll Compressor)
کمپرسورهای اسکرال توانی بین 2 تا 34 اسب بخار دارند که نسبت به سایر کمپرسورها مقداری پایین تر است و تنها در کاربردهای صنعتی سبک مورد استفاده قرار می گیرد.