ابزوربر چیست؟

ابزوربر (Absorber) یا جذب کننده، یکی از چهار بخش اصلی و فوق العاده مهم در چیلرهای جذبی (Absorption Chiller) هست. وظیفه اصلی این قطعه، جذب بخار مبرد (معمولا آب) است که از اواپراتور می آید. این فرایند جذب، فشار اواپراتور را در سطح خیلی پایینی (خلاء) نگه می دارد که این موضوع باعث میشود مبرد در دمای پایین به جوش بیاید و سرمایش ایجاد کند. این کار با کمک یک ماده جاذب مثل لیتیوم بروماید انجام می شود.

من در ادامه این راهنما، تمام جزئیات عملکرد ابزوربر، نقش ماده جاذب و نکات فنی آن رو به زبان ساده برای شما توضیح می دهم.👇

ابزوربر به زبان ساده چیست و دقیقا چه کاری انجام می دهد؟

اگر بخواهیم خیلی ساده بگوییم، ابزوربر یک مخزن در چیلر جذبی هست که مثل یک اسفنج قوی عمل می کند. اما به جای آب، بخار آب رو به خودش جذب می کند. این قطعه در واقع جایگزین کمپرسور در چیلرهای تراکمی است. در چیلر تراکمی، کمپرسور بخار را فشرده می کند تا چرخه ادامه پیدا کند؛ اما در چیلر جذبی، ابزوربر این کار رو با یک فرایند شیمیایی و جذب انجام می دهد.

وظیفه اصلی ابزوربر ایجاد و حفظ یک محیط با فشار خیلی پایین (نزدیک به خلاء) در کنار اواپراتور هست. حالا سوال اینجاست که چرا این فشار پایین اینقدر مهم است؟ دلیلش این هست که آب در فشار خیلی پایین، در دماهای خیلی پایینی هم به جوش می آید. مثلا در فشاری که ابزوربر ایجاد می کند، آب میتواند در دمای 4 یا 5 درجه سانتی گراد هم بجوشد و تبخیر شود. این تبخیر شدن، گرمای لوله های آب سرد چیلر را می گیرد و در نتیجه آب سرد مورد نیاز ما تولید می شود.

در نتیجه، کار اصلی ابزوربر این هست:

• جذب مداوم بخار آب تولید شده در اواپراتور.
• پایین نگه داشتن فشار سیستم برای ممکن ساختن جوشش مبرد در دمای پایین.
• شروع چرخه محلول برای انتقال مبرد جذب شده به سمت ژنراتور.

نقش حیاتی ابزوربر در سیکل چیلر جذبی چگونه است؟ (بررسی مرحله به مرحله)

برای درک کامل نقش ابزوربر، باید جایگاه آن را در کل سیکل تبرید جذبی ببینیم. چیلر جذبی چهار بخش اصلی دارد: ژنراتور، کندانسور، اواپراتور و ابزوربر. بیایید سفر مبرد و ماده جاذب رو با هم دنبال کنیم تا ببینیم ابزوربر کجای این داستان قرار دارد.

این یک راهنمای مرحله به مرحله برای درک بهتر این چرخه هست:

1. مرحله اول (اواپراتور): آب مقطر (مبرد) در محفظه اواپراتور که فشار خیلی پایینی دارد، روی لوله های آب سرد ساختمان اسپری می شود. به دلیل فشار پایین، این آب در دمای حدود 5 درجه سانتی گراد تبخیر میشود و گرمای آب داخل لوله ها را می گیرد. در نتیجه آبی که از ساختمان آمده بود، خنک می شود و به داخل ساختمان بر می گردد.
2. مرحله دوم (ابزوربر): بخار آب تولید شده در اواپراتور، بلافاصله توسط محلول غلیظ لیتیوم بروماید که در ابزوربر وجود دارد، جذب میشود. این فرایند جذب، به شدت گرمازا هست. برای خنک کردن ابزوربر، آب برج خنک کننده از داخل لوله های آن عبور می کند تا این گرما را دفع کند.
3. مرحله سوم (پمپ و ژنراتور): حالا محلول لیتیوم بروماید که بخار آب را جذب کرده، رقیق شده است. یک پمپ این محلول رقیق رو به سمت ژنراتور می فرستد.
4. مرحله چهارم (ژنراتور): در ژنراتور، به محلول رقیق گرما داده میشود (توسط بخار، آب داغ یا شعله مستقیم). این گرما باعث تبخیر شدن آبی که در محلول بود، می شود و محلول لیتیوم بروماید دوباره غلیظ می شود.
5. مرحله پنجم (کندانسور و بازگشت به چرخه): بخار آب داغ از ژنراتور به کندانسور می رود و با از دست دادن گرما به آب برج خنک کننده، دوباره به آب مایع تبدیل می شود. این آب مایع (مبرد) به اواپراتور بر می گردد و محلول غلیظ لیتیوم بروماید هم از ژنراتور به ابزوربر بر می گردد تا دوباره بخار آب را جذب کند. و این چرخه به طور مداوم تکرار می شود.

همانطور که می بینید، ابزوربر و ژنراتور با هم کار می کنند تا وظیفه یک کمپرسور را انجام بدهند. ابزوربر مکش ایجاد می کند و ژنراتور با حرارت، مبرد را از جاذب جدا می کند.

ماده جاذب چیست و چرا لیتیوم بروماید بهترین انتخاب هست؟

ماده جاذب یا (Absorbent)، ماده ای هست که تمایل شیمیایی خیلی زیادی برای جذب یک ماده دیگر (مبرد) دارد. در چیلرهای جذبی، ما به ماده ای نیاز داریم که بخار آب را به شدت دوست داشته باشد و بتواند آن را به راحتی جذب کند. مواد مختلفی این ویژگی را دارند، اما لیتیوم بروماید (Lithium Bromide) به دلایل مختلفی به محبوب ترین و پراستفاده ترین ماده جاذب تبدیل شده است.

اما چرا لیتیوم بروماید؟ دلیل این انتخاب، داشتن ویژگی های منحصر به فردی هست که آن را برای این کار ایده آل می کند.

ویژگی های یک ماده جاذب ایده آل

یک ماده جاذب خوب باید چندین ویژگی مهم داشته باشد. این ویژگی ها رو میتوانیم یک چک لیست برای انتخاب ماده جاذب در نظر بگیریم:

• قدرت جذب بالا: باید تمایل خیلی زیادی به جذب مبرد (بخار آب) داشته باشد.
• فشار بخار پایین: خود ماده جاذب نباید به راحتی تبخیر شود تا فقط مبرد در ژنراتور جدا شود.
• پایداری شیمیایی: در دماها و غلظت های مختلف چرخه، نباید تجزیه شود یا خواصش را از دست بدهد.
• خورندگی کم: نباید به فلزات و اجزای داخلی چیلر آسیب بزند.
• غیر سمی و ایمن بودن: در صورت نشت، نباید برای انسان یا محیط زیست خطرناک باشد.
• ویسکوزیته پایین: باید به راحتی قابل پمپاژ باشد تا انرژی کمتری برای گردش آن در سیستم مصرف شود.

لیتیوم بروماید بسیاری از این ویژگی ها را به بهترین نحو دارد و به همین دلیل به عنوان گزینه اصلی در چیلرهای جذبی با مبرد آب، استفاده می شود.

بررسی دقیق مشخصات لیتیوم بروماید (LiBr)

لیتیوم بروماید یک نوع نمک هست که از ترکیب فلز قلیایی لیتیوم و هالوژن برم به وجود می آید. این ماده به صورت طبیعی رطوبت هوا را به شدت جذب می کند. این همان ویژگی ای هست که ما در ابزوربر به آن نیاز داریم.

ظرفیت جذب بالا: این ماده میتواند مقدار زیادی بخار آب را در خودش حل کند. این یعنی با حجم کمتری از محلول، میتوان مقدار زیادی بخار را جذب کرد که به کوچک تر شدن ابعاد چیلر کمک می کند.
پایداری بالا: لیتیوم بروماید در محدوده دمایی چیلرهای جذبی تجزیه نمیشود و برای مدت طولانی کارایی خود را حفظ می کند.
بی خطر بودن: این ماده سمی نیست و خطری برای انسان ندارد. هرچند باید از تماس آن با پوست و چشم خودداری کرد.

البته لیتیوم بروماید یک نقطه ضعف مهم هم دارد: خورندگی. محلول لیتیوم بروماید در حضور هوا (اکسیژن) میتواند به شدت خورنده باشد و فلزاتی مثل فولاد و مس را از بین ببرد. راه حل چیست؟ برای رفع این مشکل، چیلرهای جذبی رو به صورت کاملا وکیوم و بدون هوا می سازند و همچنین از مواد بازدارنده خوردگی (Inhibitors) مثل لیتیوم کرومات یا لیتیوم مولیبدات در محلول استفاده می کنند.

یک مشکل دیگر، کریستالیزاسیون هست. اگر محلول لیتیوم بروماید بیش از حد غلیظ یا سرد شود، ممکن است به حالت جامد یا کریستالی در بیاید و مسیر لوله ها را مسدود کند. این یکی از مشکلات رایج در بهره برداری از چیلرهای جذبی هست.

فرایند جذب در ابزوربر چگونه اتفاق می افتد؟ یک تحلیل فنی

فرایند جذب در ابزوربر یک پدیده گرمازا (Exothermic) هست. یعنی وقتی محلول لیتیوم بروماید بخار آب را جذب می کند، گرما آزاد می شود. این گرما باید به طور مداوم از ابزوربر خارج شود، در غیر این صورت دمای محلول بالا می رود و توانایی جذب آن به شدت کم می شود.

برای همین، داخل ابزوربر یک دسته لوله (Tube Bundle) قرار دارد که آب خنک از برج خنک کننده در آن جریان دارد. محلول غلیظ لیتیوم بروماید که از ژنراتور می آید، روی این لوله های خنک اسپری می شود. از طرف دیگر، بخار آب از اواپراتور وارد محفظه ابزوربر می شود.

در این نقطه، تماس بین بخار آب و سطح خنک و مرطوب محلول لیتیوم بروماید برقرار می شود. محلول با ولع زیاد بخار آب را جذب می کند و گرمای حاصل از این فرایند بلافاصله به آب برج خنک کننده که داخل لوله ها هست، منتقل می شود. محلول که حالا کمی رقیق تر شده، در کف ابزوربر جمع می شود و از آنجا توسط پمپ به ژنراتور فرستاده میشود.

مشکلات رایج ابزوربر و روش های رفع آن ها

ابزوربر به عنوان یکی از اجزای کلیدی، میتواند دچار مشکلاتی شود که عملکرد کل چیلر را مختل می کند. آشنایی با این مشکلات و نحوه رفع آن ها برای هر تکنسین یا اپراتور چیلر جذبی ضروری هست. در ادامه به چند مورد از اصلی ترین این مشکلات می پردازیم.

در اینجا یک چک لیست از مشکلات و راه حل های احتمالی آورده شده است:

مشکل رایج در ابزوربر	علت احتمالی	راه حل چیست؟
کاهش ظرفیت جذب	دمای بالای آب برج خنک کننده، رسوب گرفتن لوله های داخلی، غلظت نامناسب محلول	بررسی عملکرد برج خنک کننده، اسیدشویی لوله های ابزوربر، آنالیز و تنظیم غلظت محلول
نشت هوا به داخل سیستم (از بین رفتن خلاء)	خرابی واشرها، جوش های معیوب، خوردگی در پوسته	پیدا کردن محل نشت با دستگاه های نشت یاب و رفع آن، انجام عملیات وکیوم مجدد (Purge)
کریستال شدن محلول	سرد شدن بیش از حد محلول، غلظت خیلی بالا، قطع ناگهانی برق	افزایش دمای محلول با روش های استاندارد، رقیق کردن دستی محلول در چرخه ضد کریستال
خوردگی داخلی	وجود اکسیژن در سیستم (نشت هوا)، کم بودن ماده بازدارنده (Inhibitor)	رفع کامل نشتی هوا، آنالیز شیمیایی محلول و اضافه کردن بازدارنده به میزان لازم

حتماً حتماً به یاد داشته باشید که کار با چیلرهای جذبی و محلول لیتیوم بروماید نیاز به دانش فنی و رعایت نکات ایمنی دارد. برای رفع مشکلات جدی، بهتر است از یک متخصص کمک بگیرید.

تفاوت اصلی ابزوربر (در چیلر جذبی) با کمپرسور (در چیلر تراکمی)

شاید مهم ترین سوال برای درک بهتر ابزوربر، مقایسه آن با قطعه مشابه در سیستم های رقیب یعنی کمپرسور باشد. هر دوی این قطعات یک وظیفه را انجام می دهند: افزایش فشار مبرد از سطح فشار پایین (اواپراتور) به سطح فشار بالا (کندانسور). اما روش انجام این کار در آنها کاملا متفاوت است.

کمپرسور این کار را به صورت مکانیکی انجام می دهد. یعنی با صرف انرژی الکتریکی زیاد، قطعات متحرک آن (مثل پیستون، اسکرو یا اسکرال) بخار مبرد را فشرده و متراکم می کنند. این فرایند سر و صدای زیادی دارد و به انرژی الکتریکی بالایی نیازمند است.

اما ابزوربر این کار را به کمک یک فرایند ترمو شیمیایی انجام می دهد. ابزوربر به همراه ژنراتور، این افزایش فشار را با استفاده از حرارت و خواص یک ماده جاذب انجام می دهند. تنها قطعه متحرک در این بخش، یک پمپ کوچک برای به گردش درآوردن محلول هست که انرژی خیلی کمی مصرف می کند. به همین دلیل چیلرهای جذبی مصرف برق خیلی پایینی دارند و بسیار بی سر و صدا کار می کنند.

اینجا یک مقایسه ساده بین این دو قطعه آورده شده است:

• منبع انرژی: کمپرسور از انرژی الکتریکی استفاده می کند؛ ابزوربر (و ژنراتور) از انرژی حرارتی.
• قطعات متحرک: کمپرسور قطعات متحرک زیادی دارد؛ ابزوربر تقریبا هیچ قطعه متحرکی ندارد (به جز پمپ کوچک).
• سر و صدا و لرزش: کمپرسور پر سر و صدا و دارای لرزش است؛ ابزوربر بسیار آرام و بدون لرزش کار می کند.
• پیچیدگی: کمپرسور یک قطعه مکانیکی پیچیده هست؛ ابزوربر یک مبدل حرارتی با طراحی خاص است.

نتیجه گیری

در این راهنمای کامل، ما با هم یاد گرفتیم که ابزوربر چیست و چه نقش فوق العاده مهمی در عملکرد چیلرهای جذبی دارد. ابزوربر قلب تپنده این سیستم ها نیست، چون این یک عبارت کلیشه ای است، اما قطعا یکی از چهار ستون اصلی آن هست. این قطعه با استفاده از یک ماده جاذب قدرتمند مثل لیتیوم بروماید، وظیفه کمپرسور را در یک چرخه سرمایش به کمک حرارت، انجام می دهد.

ما فهمیدیم که چگونه ابزوربر با جذب بخار آب، فشار سیستم رو پایین نگه می دارد و امکان تولید سرما در دماهای پایین را فراهم می کند. همچنین با مشخصات ماده جاذب، مشکلات رایج و تفاوت آن با کمپرسور آشنا شدیم. درک عمیق عملکرد ابزوربر، کلید اصلی برای بهره برداری صحیح و عیب یابی چیلرهای جذبی هست.