برچسب: برودت

انواع کمپرسور ها به شرح زیر می باشد :

1. کمپرسور سیلندر، پیستونی(تناوبی یا رفت و برگشتی)
2. کمپرسور یا پمپ گردان
3. کمپرسور گریز از مرکزی
4. کمپرسور دنده ای
5. کمپرسور دیافراگمی

کمپرسور سیلندر پیستونی(تناوبی)

مدتهاست که از این کمپرسور برای پمپ کردن بخار و گازها استفاده می شود. از مشخصات آن سادگی ساخت و سهولت تعمیر آن است، در ضمن دوام و کارکرد خوبی دارد. البته قسمتهای مختلف آن باید کاملا جفت و آب بندی باشد. راندمان آن بسیار بالا بوده و اساسا این کمپرسور از یک سیلندر و پیستون که کاملا آب بندی شده اند تشکیل یافته است. شکل(4-4) اساس کار یک کمپرسور سیلندر پیستونی را نشان می دهد. وقتی که پیستون(B) به طرف پایین می رود به سبب افزایش حجم سیلندر مکش ایجاد کرده و به همین سبب بخار از قسمت(C) به سرعت وارد سیلندر می شود. در انتهای حرکت(B) سیلندر کاملا پر از بخار است و وقتی پیستون(B) به طرف بالا می رود، دریچه(C) را بسته و فشار گاز را بالا می برد تا وقتی که فشار داخل سیلندر از(D) بیشتر می شود و در این موقع فشار زیاد پیستون دریچه مربوط به(D) را باز کرده و بخار را وارد محفظه فشار قوی(D) می نماید و دریچه مخصوص از برگشت بخار جلوگیری می نماید.

چون حرارت دستگاههای سرد کننده بندرت به 175 درجه فارنهایت می رسد، بین سیلندر و پیستون فضای بسیار کوچکی لازم است که معمولا در حدود 0.0001 اینچ است، اما این فضا به قدری ناچیز است که بعضی از سازندگان پمپ نیازی به استفاده از رینگ پیستون ندارند. پیستون، بخار ورودی به سیلندر را فشرده کرده و به بخش فشار قوی می راند. پیستون طوری طراحی شده است که تا حد امکان به سر سیلندر نزدیک شود(بدون برخورد با آن) تا تمام گاز موجود در سیلندر را خارج کند. فاصله بین سیلندر و سر سیلندر، وقتی که پیستون به نقطه مرگ بالا می رسد در حدود 0.010 تا 0.020 اینچ است. حداکثر حرکت سوپاپ ها(ورودی و خروجی) بدون اینکه صدا ایجاد کند در حدود 0.010 اینچ است. قسمتهای مختلف معمولا به هم پیچ و مهره شده اند و برای آب بندی آنها از واشرهای کاغذی یا سربی استفاده می شود. کاغذ های مخصوصی که برای این کار استفاده می شود، باید کاملا خشک باشد و روغنی که استفاده می شود بستگی به نوع مایع سرمازای مورد استفاده دارد، ولی معمولا از روغن های معدنی که کاملا رطوبت آن گرفته شده، استفاده می شود.

ساختمان کمپرسور سیلندر – پیستونی

این معمولترین نوع کمپرسور است. با توجه به شکل(5-4) می توان دریافت که این کمپرسور تشکیل شده از سیلندر، میل لنگ، پیستون، شاتون(میله رابط) سر سیلندر، سوپاپ های ورود و خروج گاز، دریچه مخصوص تعمیر،چرخ لنگر، کاسه نمد، میل لنگ، واشر ها، و روغن. راندمان این نوع کمپرسورها بسیار بالا است و از جهات مختلف ساختمان آنها شبیه موتور اتومبیل است. سیلندر و سرسیلندر از چدن با استقامت زیاد و یا فولاد ریخته گری و پیستونها نیز از مواد مشابهی ساخته شده اند. در بعضی قسمتها ممکن است از آلومینیوم نیز استفاده شود. البته باید مواظب بود که نوع مایع سرمازا(آمونیاک) تاثیری در آلومینیوم نداشته باشد. میل لنگ و شاتون ها معمولا از چدن آبدیده و یا خشکه و در بعضی موارد برنز ساخته می شود.

کمپرسور گردان

در کمپرسور های گردان، کار انتقال بخار با فشار و درجه حرارت کم و تبدیل آن به بخار با فشار و درجه حرارت بالا به وسیله حرکت دورانی انجام می شود. این کمپرسور در شکل(12-4) تشریح شده است. دو نوع اصلی از این کمپرسورها موجود است یکی آنکه از پره های متحرک و دیگری از تیغه های ثابت استفاده می کند، تیغه ثابت با محور گردان تماس و اصطکاک دارد.

شکل(13-4) در کمپرسور نوع تیغه گردان شکل(12-4) بخار با فشار کم بین تیغه های گردان حبس شده و بوسیله نیروی گریز از مرکز به دیواره فشار داده می شود و همچنان که این گردش ادامه پیدا می کند درجه حرارت و فشار بخار بالا می رود. و بمحض اینکه این بخار فشرده به قسمت باز(D) می رسد به راحتی به محفظه فشار قوی وارد می شود چون راهدیگری ندارد.

جایی که در شکل با علامت(X) مشخص شده فاصله بسیار کمی در حدود 0.0001 اینچ می باشد که آن هم به وسیله روغن روغنکاری، به راحتی آب بندی شده است و وجود تیغه های در حال حرکت از بازگشت بخار جلوگیری می کند.

باید توجه داشت که در این نوع کمپرسور ها توپی یا محور خارج از مرکز به کار نرفته بلکه محفظه گردش توپی نسبت به محور، خارج از مرکز است و طوری است که در نقطه ای در فاصله بین دریچه ورودی و خروجی توپی و جداره محفظه با هم تماس پیدا می کنند. در کمپرسور نوع ثابت همچنانکه در شکل(13-4) نشان داده شده است تیغه ثابت است و بر آمدگی توپی خارج از مرکز آن در حال گردش مرتبا با دیواره های محفظه اصطکاک پیدا کرده و گاز را محبوس می کند و فشار و درجه حرارت آن را بالا برده و بالاخره آنرا به قسمت فشار فوی می فرستد. در کمپرسورهای چرخان گاهی سوپاپ اطمینان به کار برده می شود تا از ورود دوباره گاز به عقب و داخل اواپراتور جلوگیری کند.

کمپرسور گریز از مرکز

از این نوع کمپرسور در تاسیسات وسیع تهویه مطبوع استفاده می شود. این کمپرسور بر اساس ازدیاد فشار در اثر چرخش سریع پروانه های مدور که در چند مرحله پشت سر هم قرار دارند کار می کند. تعدادی از این پره ها بطور سری در یک محفظه جای دارند و مستقیما بوسیله یک موتور یا توربین بخار به گردش در می آیند. شکل(14-4).

مایعاتی که در این نوع کمپرسور ها به کار می روند قابلیت کار با جزئی اختلاف فشار بین بخش فشار قوی و ضعیف را دارا هستند.

آب، کیتل فورمیت 11- R و غیره از جمله خنک کننده های هستند که در این نوع کمپرسورها استفاده می شود. اکثر کمپرسورهای گریز از مرکزی دارای کنترل اتوماتیک هستند.

کمپرسورهای دنده ای و دیافراگمی

کمپرسورهای دنده ای یکی از طرحهایی است که موفق نبوده است. به علت اینکه فاصله بین دنده ها باید بسیار دقیق باشد تا راندمان پمپ کردن بالا رود و این امر کار ساده ای نیست. این کمپرسور از دو عدد چرخ دنده که یکی محرک و دیگری گردنده است تشکیل شده است. هنگام چرخش چرخ دنده ها، بخار بین فضای دو دنده متوالی گیر کرده و با فشار از دریچه خروجی بیرون می رود. نوع دیافراگمی نیز چندان به کار نمی رود. در این نوع یک میله دیافراگمی را بالا و پایین می برد(پمپ بنزین ماشین) و هر بار که دیافراگم به طرف خارج برده می شود، بخار با فشار کم را مک زده و دربرگشت بخار را با فشار به سمت فشار قوی منتقل می کند.

تقطیرکننده(کندانسور)

این قسمت معمولا از لوله های مسی یا فولادی که دارای پره هایی برای انتقال سریع حرارت(بوسیله تشعشع) می باشد ساخته شده است. شکل(16-4). در مصارف خانگی معمولا این قسمت به وسیله جریان هوای طبیعی خنک می شود. هوای اطراف اواپراتور معمولا گرمتر از هوای آزاد است بنابراین، این هوای گرم متصاعد شده و هوای خنک جای آن را می گیرد و این امر یک کوران ضعیف هوا تولید می کند. در بعضی از انواع سرد کننده ها از یک پنکه که با موتور کار می کند برای تشدید این جریان استفاده می شود.

امروزه کندانسورهای زیادی مورد استفاده قرار می گیرد. در یخچالهای کوچکتر از کندانسورهای جریان هوای طبیعی استفاده می شود.  که گاهی آنها را تقطیر کننده ایستا نیز می نامند و معمولا از دو صفحه که لوله های گاز از بین آنها می گذرد تشکیل شده و ممکن است از لوله های ساده و یا لوله های پره دار نیز باشند. این کندانسورها بوسیله هوایی که از بین این صفحات عبور می کند خنک می شوند شکل(17-4) یک قاب محکم معمولا در اطراف کندانسور تعبیه می شود که به جریان هوا کمک می کند(حالت دود کشی). هر چه اندازه دستگاه خنک کننده بزرگتر باشد، سیستم کندانسور نیز پیچیده تر و حجیم تر می شود. در این صورت بهتر است که از یک پنکه برای خنک کردن و تشدید جریان هوا استفاده گردد.

شکل(18-4) چنین دستگاهی را نشان میدهد که دارای پروانه های خنک کننده بوده و نیروی محرکه آن از موتور تامین می شود. همچنین از یک قاب مخصوص برای هدایت جریان هوا به کندانسور استفاده شده است. بسیاری از تقطیر کننده ها از مس ساخته می شوند. ولی فولاد و آلومینیوم نیز به وفور برای این منظور به کار می رود. پره هایی که به لوله وصل اند. سطح تماس را زیاد کرده و خنک شدن آن را آسان می کنند. گرد و غبار و کثافتی که لوله ها را می پوشاند بمنزله عایق هستند و از انتقال حرارت و خنک شدن جلوگیری می کنند، بنابراین باید همیشه لوله ها را تمیز نگه داشت. کندانسورهای آبی نیز در تاسیسات تجارتی عظیم مورد استفاده قرار می گیرند.

مخزن تجمع مایع سرمازا

همانطور که در شکل(19- 4) دیده می شود، مخزن مایع سرمازا برای جمع آوری و انبار کردن مایع سرمازا به کار می رود. این مخزن مایع مازاد بر احتیاج سیستم را در خود نگه می دارد و همچنین در مواقع تعمیر تمام مایع را در آن جمع می کنند. این مخزنها معمولا از ورق فولاد جوش داده ساخته می شوند و بندرت دیده می شود که ریختگی یا جزئی از کل سیستم باشند(لوله های زیرین کندانسور حکم این مخزن را داشته باشند). بیشتر مخازن مایع سرمازا به دریچه های بازدید و سرویس مجهزند و همچنین در قسمت خروجی آن یک تور مسی ظریف وجود دارد که از ورود ذرات و اشیا خارجی به سوپاپ های کنترل مایع جلوگیری میکند. مخزن تجمع مایع سرمازا در بیشتر سیستمهایی که سوپاپ کنترل انبساطی یا شناور سوزنی دارند به کار می رود. سیستمهایی که از لوله های مویین استفاده می کنند احتیاج به مخزن تجمع مایع ندارند، زیرا هر گاه دستگاه خاموش باشد کلیه مایع سیستم در اواپراتور جمع می شود. به خاطر استفاده وسیع از سیستم های بسته و کنترل لوله مویین در بیشتر وسایل خانگی نیازی به منبع تجمع مایع نیست.

اواپراتور(تبخیر کننده)

مایع سرمازا پس از ورود از کندانسور و مخزن تجمع مایع(اگر در سیستم موجود باشد) از طریق لوله فشار قوی به اواپراتور وارد می شود و این کار بوسیله دریچه اتوماتیک انبساطی(سیستم خشک شکل 20-4) یا سیستم شناور و سوزنی مانند آنچه در قسمت کم فشار استفاده می شود(شکل 21-4 سیستم شناور) و یا لوله های مویین شکل(22-4) انجام می شود. فشار کم درجه حرارت غلیان یا جوش را پایین آورده و مایع به راحتی بخار می شود و مقدار زیادی از حرارت اطراف را جذب و محیط را خنک می کند. این حرارت از قسمتهایی که باید خنک شود جذب می شود.

این بخار از لوله کم فشار(خط مکش) که معمولا گشادتر از لوله مایع است به ورودی کمپرسور بر می گردد. کلیه اتصالات اعم از مکانیکی، جوش و لحیم باید به دقت انجام شده باشد تا احتمال تراوش نرود. واحد اواپراتور(تبخیر کننده) در چهار نوع زیر ساخته می شود :

• پوسته ای
• نوع قفسه ای …. مانند فریزرهای سرپایی خانگی(شکل 24-4)
• نوع دیواره ای مانند فریزرهای فروشگاهی(شکل 25–4)
• نوع رادیاتوری با پروانه کوران هوا(شکل 26-4)

پنج نوع سیستم کنترل کننده مایع سرمازا به شرح زیر موجود است :

• سوپاپ انبساطی اتوماتیک(سیستم خشک)
• سوپاپ انبساط حرارتی یا ترموستات(سیستم خشک)
• لوله های مویین(سیستم غوطه ور)
• سیستم شناور پر کننده یا بخش فشار ضعیف(غوطه ور)
• سیستم شناور خالی کننده یا شناور بخش فشار قوی(غوطه ور)
• 

این پنج سیستم به دو گروه اصلی تقسیم می شوند، خشک و غوطه ور که بستگی به حالت کار آنها دارد. هرگاه سوپاپ انبساطی به کار رود واحد کندانسور شامل کلافی از لوله های نازک خواهد بود. سوپاپ انبساط حرارتی در یخچالهای تجارتی بسیار متداول است زیرا قابل تنظیم بوده و جای خیلی کمی را می گیرد و نیز در سیستم های چند تایی نیز می شود از آن استفاده کرد. در سیستم شناور پر کننده، کندانسور تشکیل شده از یک مخزن که لوله های کوتاهی از آن خارج می شود. مکانیزم شناور که در شکل(21-4) نشان داده شده در داخل مخزن است و باید توجه داشت که مکانیزم نگه دارنده شناور در مخزن شناور به کار رفته است، هر جا که آب بندی لازم باشد از واشر های سربی استفاده می شود. در مواردی که از کنترل کننده لوله مویین و یا شناور تخلیه کننده ستفاده می شود، کندانسور ممکن است از یک مخزن ریختگی یا کلافی از لوله که سطح تبخیر را بوجود می آورد تشکیل شده باشد و یا یک قوطی آلومینیومی که کلاف لوله دور آن است. شکل(23-4) کندانسوری را نشان می دهد که محفظه یا قوطی تشکیل قسمتی از کلاف را می دهد. در یخچال فریزر های بدون برفک و کابینی همراه کلاف اواپراتور از یک پنکه نیز استفاده می شود. شکل(27-4) چنین اواپراتوری را نشان می دهد. پروانه، راندمان کلاف لوله را بالا می برد و بیشتر سازندگان یخچال فریزر جداره جداگانه ای در آن تعبیه می کنند که هوا را به اطراف کلاف لوله هدایت کند. در سیکل آب کردن برفک، برفکهایی که روی کلاف لوله ها انباشته شده آب گشته، به ظرف مخصوصی هدایت می شود. شکل(26-4).

 سیستم تراکم ، اساس کار واحد های خنک کننده ای است که در این فصل تشریح می شود . برای درک مشکلات فنی ، اطلاعات کافی درباره سیکل تراکم لازم است . در اینجا انواع مختلف اصول سیستمهای تراکم برای آگاهی کامل تعمیرکاران بیان می شود .

مکانیزم اصلی تشکیل شده است از : کمپرسور ، وسیله گرداندن کمپرسور ( موتور ) ، تقطیر کننده ( کندانسور ) ، کنترل ماده سرمازا ،  اواپراتور ، کلاف خنک کننده ، دستگاهی برای تنظیم اتوماتیک دورهء تناوب ( سیکل ) و کنترل درجه حرارت ، با این قطعات می توان ماده سرمازا را بدون تعویض برای مدتی طولانی مورد استفاده قرار داد . مایع سرد کننده ، حرارت را در قسمت اواپراتور جذب کرده به بخار تبدیل می شود که اصطلاحاء تعمیرکاران و بعضی کتابها آنرا گاز می نامند . دانشجویان باید توجه داشته باشند که در این بخش اصطلاح ” بخار ” و ” گاز ” گاهی به جای یکدیگر به کار برده می شوند .

1-4 قوانین سرد کنندگی

تمام سیستمهای سرد کننده موجود بر اساس قوانین حرارتی زیر ساخته شده اند :

• هر گاه مایعی به بخار تبدیل شود ، حرارت محیط خود را جذب می کند و بالعکس هرگاه بخار به مایع تبدیل شود به محیط حرارت می دهد .
• درجه حرارت درتمام مدت تبدیل مایع به بخار و یا بالعکس ثابت است ، مگر اینکه فشار تغییر کند .
• حرارت فقط از جسم گرمتر به جسم سردتر جریان می یابد ( از گرم به سرد ) .
• در انتخاب قسمتهای فلزی واحد های خنک کننده و تقطیر کننده سعی می شود که از فلزات با ضریب هدایتی حرارتی بالا استفاده شود .
• انرژی حرارتی و سایر صور انرژی قابل تبدیل به یکدیگر هستند : برای مثال ( انرژی شیمیایی به حرارتی و بالعکس )

2-4 سیکل تراکم

کلیه سیستمهای تراکم سرد کننده ها از وجود یک مایع سرمازا در یک مدار بسته و نفوذ ناپذیر استفاده می کنند . این سیستم ، عمل انجماد و سرد کردن را بطور پیوسته و متوالی انجام می دهد . عمل تکرار یک سری عملیات یکسان جهت تکمیل یک منظور را سیکل می نامند . تمام سرد کننده ها ( یخچال ها ) روی یک سیکل معین کار می کنند . در سرد کردن مکانیکی دو سیکل متفاوت وجود دارد . در یکی از این سیکلها برای متراکم کردن بخار از یک کمپرسور مکانیکی استفاده می شود . ( سیکل تراکم ) و دیگری  ( سیستم جذب ) نام دارد که بر اساس تغییر درجه حرارت و فشار ناشی از اعمال حرارت کار می کند . طرز کار سیستم جذب در فصل 17 تشریح شده است . اطلاق سیستم تراکم به این سبب است که عمل تراکم بخار و تبدیل آن به مایع بوسیله کمپرسور و انتقال انرژی حرارتی در این مرحله انجام می گیرد . ماده سرمازا در یک جای مدار خود حرارت محیط را جذب کرده و در نقطه ای دیگر آنرا از دست می دهد . به عبارت دیگرکمپرسور ، گاز سرمازا را در وضعیتی قرار می دهد که حرارتی را که قبلا در فشار کم جذب کرده بود ، پس بدهد . چون کمپرسور حرارت را از یک نقطه به نقطه دیگر در مدار انتقال می دهد می توان آن را موتور حرارتی و یا پمپ حرارتی نیز نامید .

یک دستگاه خنک کننده از دو بخش فشار قوی و فشار ضعیف تشکیل شده است . ( شکل 1-4 ) در عمل ، دستگاه خنک کننده حرارت را از یک جا به جای دیگر منتقل می کند مثلا از داخل یخچال به هوای خارج و یا از آب یک آب سرد کن به هوای خارج ، این عمل را می توان به کار اسفنجی که آب را از یک جا جذب کرده و در جای دیگر با فشار دادن آن دفع می کند تشبیه کرد .

برای انتقال حرارت ، احتیاج به اختلاف درجه حرارت است و برای کسب این اختلاف درجه حرارت به یک قسمت فشار قوی ( دفع کننده حرارت ) و فشار ضعیف ( جذب کننده حرارت ) نیاز است .

4 کار یک سیکل تراکم

در شکل ( 2-4 ) مایع سرمازا در اواپراتور به علت نقصان فشار به بخار تبدیل می شود . فشار در یخچالهای متداول بین 29 اینچ جیوه خلا و 13 پوند بر اینچ مربع فشار مثبت بر حسب نوع مایع سرمازای مصرفی و کمترین درجه حرارت مورد نیاز متغیر است .

این امر امکان می دهد که مایع در درجه حرارت کم تبخیر شود ( جذب حرارت نهانی ) و علت این است که هر چه فشار مایع کم شود نقطه غلیان ( جوش ) نیز پایین می آید . این بخار که حاوی حرارت است از لوله مکنده (2) عبور کرده و از طریق کمپرسور (3) که آنرا متراکم می کند وارد کندانسور (4) می شود . در اینجا بخار سرد شده و تحت فشار زیاد حرارت نهانی خود را از دست می دهد و سپس به مایع تبدیل شده در داخل مخزن مخصوص جای میگیرد . خط لوله (5) این مایع را محدوده ای که فشارش بتدریج پایین می آید حمل می کند . سپس مایع وارد تبخیر کننده ( اواپراتور ) شده و با جذب حرارت محیط به بخار تبدیل می شود . (1) و بعد از آن لوله ( خط ) مکنده (2) بخار را به قسمت کندانسور ( تقطیر کننده ) می برد و دوباره اعمال مشابه انجام می شود و به همین سبب آنرا سیکل گویند . در سیکل یک دستگاه سردکننده ( یخچال ) قسمتهای زیر ضروری است :

کمپرسور : که وسیله یک موتور میگردد . بخش فشار قوی شامل : کندانسور ، پرده های دافع حرارت ، مخزن تجمع مایع … منبع اصلی مایع ، لوله حامل مایع سرمازا ، کنترل کننده ، مایع سرمازا و مسیر همگرای کاهنده فشار . بخش فشار ضعیف شامل : واحد مبدل مایع به بخار ( تبخیر کننده یا اواپراتور ) جذب کننده حرارت ، لوله ( خط ) مکنده : لوله حمل کننده بخار . یک ترموستات نیز برای کنترل موتور ضروری است که اعمال فوق بطور اتوماتیک انجام شود .

4-4 بررسی یک سیکل تراکم معمولی

کار یک سیکل به شرح زیر است : بخار در کمپرسور متراکم شده و به کندانسور می رود . بر اساس قانون بویل ،(که در بخش50-1 ذکر شده ) همزمان با تراکم ، فشار ، بالا می رود . همچنین بر طبق قانون چارلز ، ( بخش 51-1 ) درجه حرارت نیز بالا می رود تا زمانیکه درجه حرارت بخار از درجه حرارت واسطه کندانسور ( آب یا هوا ) بالاتر رود . در این موقع حرارت از کندانسور به سوی سیال واسطه ( آب یا هوا ) جریان می یابد و بخار را دوباره سرد کرده ، به مایع تبدیل می کند .

از آنجا که فشار نتیجه مجموع بمباران ملکولها و درجه حرارت از سرعت حرکت مولکولی ناشی می شود ، بنابراین لازم است که سرعت حرکت ملکولها را در بخار بالا ببریم تا درجه حرارت و فشار آن نیز زیاد شده ، به حدی برسد که قابلیت پس دادن حرارت به محیط خود ( آب یا هوا ) را پیدا کند . وقتی کمپرسور به کار می افتد ، بدون کوچکترین اشکالی ملکولها را از قسمت فشار ضعیف به قسمت فشار قوی منتقل می کند ولی در این عمل به سرعت ملکولها چندان اضافه نمی گردد ( ش 3-4 شرح A )این ملکولها از طریق لوله (1) از کمپرسور به کندانسور وارد می شوند . درجه حرارت داخل و خارج در حدود 70 درجه فارنهایت است .

با ادامه کارکمپرسور ملکولهای بخار بیشتری وارد کندانسور (2) می شود . در هر ضربه پیستون کمپرسور ، فشار بخار بیشتر می شود زیرا مومکولهای بیشتری به دیواره های تقطیر کننده برخورد میکنند .

وقتی که پیستون بالا می آید به مولکولهای گاز برخورد می کند و باعث می شود که سرعت مولکولها بیشتر شود و همچنین درجه حرارت نیز افزایش می یابد . این ازدیاد فشار و درجه حرارت ادامه دارد تا زمانی که سرعت ملکولها به حدی برسد که درجه حرارت آنها از درجه حرارت محیط بالاتر رود . این حرارت بالا که در شکل ( 3-4 شرح B ) نشان داده شده باعث می شود که حرارت از بخار به دیواره ، و هوای اطراف جریان پیدا کند (3) . این عمل ادامه پیدا میکند تا زمانی که ملکولهای بخار به هم فشرده شده و به مقدار کافی حرارت از دست بدهند و به مایع تبدیل شوند . (4) افزایش حرارت و فشار کماکان ادامه می یابد تا زمانی که مقدار بخاری که در کندانسور به مایع تبدیل می شودبا مقدار بخار منتقل شده توسط کمپرسور برابر گردد . ( ش 3-4 شرح C ) در این مرحله یک حالت تعادل به وجود می آید . حرارت از جدارها (6) دفع شده و در منطقه (7) گاز ( بخار) به مایع تبدیل می شود .

اگر هر عاملی باعث تغییر این تعادل شود فشار و درجه حرارت تقطیر کننده بر حسب آن تغییر می کند .

برای مثال اگر اتاق گرمتر شود ( عامل بر هم زدن تعادل ) فشار و درجه حرارت دوباره بالا می رود تا زمانی که مجددا تعدادی از ملکولهای گاز پمپ شده توسط کمپرسور در داخل کندانسور به مایع تبدیل شود ( تعادل مجدد ) . بعد از میعان بخار ، مایع در مخزن تجمع (8) می شود تا دوباره به آن احتیاج پیدا شود . از مخزن (8) مایع از طریق لوله مایع فشار قوی (9) عبور کرده و به قسمت کنترل کننده . مایع سرمازا که ممکن است یک دریچه انبساطی ( سیستم خشک ) و یا یک سوپاپ شناور سوزنی ( سیستم شناور ) باشد و یا به قسمت لوله های مویین که در آنجا فشار به حد کافی کم شده و اجازه تبخیر مایع را در درجه حرارتی بین 5 تا 10 درجه فارنهایت می دهد ، می رود . هنگام تبخیر شدن مایع را در اواپراتور مقدار زیادی از حرارت آن جذب شده و منظور سرد کنندگی برآورده می شود . بعد از تبخیر و انبساط مایع در اواپراتور یا قسمت تبخیر کننده ، بخار دوباره به سوی قسمت فشار ضعیف کمپرسور برمی گردد و از داخل خط مکنده به سوپاپ مکش و سیلندر کمپرسور وارد می شود . د راین قسمت گرمایی که بخار در تبخیرکننده جذب کرده بود پس می دهد و این پس دادن گرما سبب می شود که بخار دوباره به مایع تبدیل شده و آماده تکرار سیکل شود.

اواپراتور

• اواپراتور یا تبخیر کننده، بخش خنک کن چیلر جذبی محسوب می شود.
• اواپراتور مبدلی است که در آن آب تغذیه فن کوئل ها و هواسازها، گرمای خود را به مبرد می دهد و خود خنک شده و موجب تبخیر مبرد می شود.
• اواپراتور در واقع یک مبدل پیوسته و لوله است که آب سرد رفت و برگشت در لوله های آن جریان می یابد و مبرد در فضای پیوسته تبخیر می شود.
• به طور معمول لوله های این مبدل از جنس مس و پوسته، فولادی است.
• در محفظه اواپراتور و در طول آن کلکتوری مجهز به افشانک هایی نصب می شود تا مبرد(آب) را در فضای آن و بر روی کوئل پاشیده تا از این طریق مقدار تبخیر افزایش یابد.
• تشتک اواپراتور و افشانک ها از فولاد کربنی ساخته می شوند.
• یک پمپ به طور مرتب مبرد را از تشتک اواپراتور(بخش زیرین پوسته) مکش نموده و از طریق کلکتور و افشانک ها در فضای اواپراتور می پاشد.
• به منظور ممانعت از اتلاف حرارت، سطوح خارجی پوسته ی اواپراتور عایق می شود.
• در چیلرهای شعله مستقیم ، اواپراتور ها در فصل زمستان نقش مبدل گرمایشی را به عهده گرفته و به کمک بخار گرم محلول، آب در گردش را گرم می کنند. تحت این شرایط بر اساس مقررات ARI 560 حد اکثر دمای آب خروجی 60 درجه ی سانتی گراد(140 درجه فارنهایت) تعیین شده است.
• فشار داخل اواپراتور 6 میلی متر جیوه(0.8) کیلو پاسکال است و تحت این فشار مبرد(آب) در دمای 3.9 درجه سانتی گراد(39 درجه فارنهایت) تبخیر می شود.
• شرایط استاندارد برای دمای آب خروجی از اواپراتور مطابق ARI 560 برای انواع چیلرهای یک اثره، دو اثره و شعله مستقیم 6.7 درجه ی سانتی گراد(44 درجه فارنهایت) است.
• شرایط استاندارد برای دبی آب سرد جاری در کوئل اواپراتور که تجهیزات تبادل حرارت ساختمان را تغذیه می کند بر اساس ARI 560 برای انواع چیلرهای یک اثره، دو اثره و شعله مستقیم، 2.4 گالن بر دقیقه به ازای هر تن تبرید(0.043 لیتر بر ثانیه به ازای هر کیلو وات) است.
• ضریب رسوب گذاری لو له های اواپراتور که آب تغذیه ی تجهیزات تبادل حرارت در آن جریان می یابد مطابق ARI 560 برای انواع چیلرها، 0.000018 m² C/W (0.00001 ft² F/Btuh) است.

ابزوربر 

• ابزوربر حاوی ماده ی جاذب(محلول لیتیم بروماید) است.
• محفظه جاذب نیز همچون اواپراتور یک مبدل پوسته و لوله است که در لوله های آن، آب برج خنک کن جریان می یابد و پوسته حاوی لیتیم بروماید است.
• محلول رقیق در ابزوربر تشکیل می شود.
• عمل تبخیر در اواپراتور توام با اخذ گرما از کوئل حاوی آب ساختمان است. بنابراین دمای ابزوربر به هنگام جذب بخار مبرد افزایش می یابد. آب خنک برج، بخشی از گرمای آزاد شده در ابزوربر را گرفته و آن را از سیستم دفع می کند تا این محفظه برای جذب بهتر تا حد مشخصی خنک بماند.
• کاهش بیش از اندازه ی دما در ابزوربر تبعات ناخوشایندی همچون متبلور شدن محلول را به همراه خواهد داشت.
• ابزوربر نیز همچون اواپراتور دارای کلکتور و افشانک هایی است که محلول از داخل آن به روی کوئل پاشیده شده و به این ترتیب با سرد شدن هر چه بیشتر آن، بازده جذب بالاتر رفته و بخار آب بیشتری از محفظه ی اواپراتور جذب لیتیم بروماید می شود.
• برخی از چیلرها دارای پمپ مخصوصی به عنوان پمپ ابزوربر هستند که وظیفه آن مکش محلول از تشتک(بخش زیرین پوسته ابزوربر) و دهش آن به داخل فضای ابزوربر از طریق کلکتور و افشانک ها است.
• در برخی مدل های دیگر نیز این عمل بدون پمپ و به صورت ثقلی انجام می شود، زیرا ژنراتور در ارتفاعی بالاتر از ابزوربر قرار می گیرد. بنابراین محلول خروجی از ژنراتور از طریق کلکتور و افشانک ها بدون نیاز به پمپ وارد ابزوربر می شود. چیلرهای با ظرفیت بالا نیازمند استفاده از پمپ سوم نیز هستند.
• در قسمت زیرین ابزوربر، پمپ دیگری با نام پمپ محلول وجود دارد که محلول رقیق را از مبدل حرارتی گذرانده و آن را به ژنراتور می ریزد.
• ابزوربر و اواپراتور در پوسته ای مشترک جای می گیرند و از داخل به هم مرتبط هستند. به این ترتیب بخار حاصل از تبخیر مبرد به طور مستقیم جذب لیتیم بروماید موجود در ابزوربر می شود. در برخی مدل ها اواپراتور بالای ابزوربر قرار می گیرد و تحت این شرایط احتمال نفوذ لیتیم بروماید به اواپراتور کاهش می یابد. در بعضی مدل های دیگر اواپراتور و ابزوربر به صورت افقی و در کنار یکدیگر قرار می گیرند. در هر حال در هر دو مدل برای جداسازی این دو محفظه از صفحات قطره گیر(Eliminator) استفاده می شود تا ضمن امکان برقراری ارتباط مستقیم از نفوذ لیتیم بروماید به محفظه اواپراتور جلوگیری شود.
• شرایط استاندارد برای دمای آب برج خنک کننده ورودی به ابزوربر بر اساس مقررات ARI 560 برای انواع چیلرهای یک اثره، دو اثره و شعله مستقیم، در بار کامل 29.4 درجه ی سانتی گراد(85 درجه ی فارنهایت) تعریف شده است و برای بارهای جزئی 75 درصد  25.3 درجه ی سانتی گراد(77.5 درجه ی فارنهایت) و برای بارهای جزئی 50 و 25 درصد، 21.1 درجه ی سانتی گراد(70 درجه ی فارنهایت) مشخص شده است.
• شرایط استاندارد برای دبی آب برج خنک کننده ابزوربر و کندانسور بر اساس استاندارد ARI 560 برای چیلرهای یک اثره 3.6 گالن در دقیقه به ازای هر تن تبرید(0.065 لیتر بر ثانیه به ازای هر کیلووات) بر اساس (9°C) 17°F اختلاف دمای آب برج خنک کننده و برای چیلرهای دو اثره و شعله مستقیم 4 گالن بر دقیقه به ازای هر تن تبرید(0.072 لیتر بر ثانیه به ازای هر کیلووات) بر اساس(7°C) 12°F اختلاف دمای آب برج خنک کننده است.
• ضریب رسوب گذاری(Fouling Factor) لوله های ابزوربر که مجرای گردش آب برج خنک کننده محسوب می شوند مطابق مقررات ARI 560 برای انواع چیلرهای یک اثره، دو اثره و شعله مستقیم 0.000044 متر مربع کلوین بر وات(0.00025 ft2 f/btu h) است.

ژنراتور  

• عملیات تغلیظ محلول لیتیم بروماید در ژنراتور انجام می شود.
• چیلرهای یک اثره دارای یک ژنراتور هستند که ممکن است با آب گرم، آب داغ و یا بخار گرم شود.
• برخی ژنراتورها نیز مانند اواپراتور و ابزوربر دارای افشانک هایی هستند که محلول رقیق از طریق آن ها در فضای پوسته پاشیده می شود تا در تماس با کوئل گرم حاوی بخار یا آب گرم، لیتیم بروماید محلول از بخار آب(مبرد) جدا شود. اما در بسیاری از مدل ها از هیچگونه تشتک توزیع یا افشانه ای برای ریزش محلول رقیق به درون ژنراتور استفاده نمی شود.
• چیلرهای دو اثره دارای دو ژنراتور دمای زیاد و کم هستند که لیتیم بروماید در آنها به صورت مرحله ای تلغیظ می شود. ژنراتور دمای زیاد به طور مستقیم از طریق منبع حرارتی جداگانه(آب گرم یا بخار) تغذیه می شود و گرمای ژنراتور دمای کم، از طریق بخار مبرد حاصل از عملیات تلغیظ در ژنراتور دمای زیاد، تامین می شود.
• چیلرهای شعله مستقیم نیز هم چون چیلرهای دو اثره دارای دو ژنراتور دمای کم و زیاد هستند. در این گونه چیلرها ژنراتور دمای زیاد در واقع نوعی دیگ فولادی متصل به چیلر است و به کمک شعله مستقیم مشعل عملیات تلغیظ اصلی را انجام می دهد. ژنراتور دمای کم نیز هم چون چیلرهای دو اثره از طریق بخار مبرد جدا شده از محلول رقیق تغذیه می شود.
• ژنراتور چیلرهای یک اثره و همچنین هر دو ژنراتور چیلرهای دو اثره و ژنراتور دمای کم چیلرهای شعله مستقیم نوعی مبدل پوسته و لوله هستند که از میان لوله ها، سیال های گرمی چون آب گرم، آب داغ و بخار عبور می کنند و محلول رقیق در فضای پوسته غلیظ می شود. ژنراتور دمای زیاد چیلرهای شعله مستقیم، ساختاری مشابه دیگ های فولادی لوله آتش دارند که آتش و هوای گرم ناشی از احتراق از داخل کوره و لوله های فولادی حرکت نموده و محلول، رقیق در فضای پوسته دیگ غلیظ می شود. این گونه ژنراتورها بنا به ظرفیت چیلر ممکن است یک پاس(یک گذر) یا دو پاس(دو گذر) باشند. در چیلرهای شعله مستقیم ژنراتورهای دمای زیاد نقش مولد گرمایشی در زمستان را هم بازی می کنند.
• مطابق ARI 560، فشار بخار ورودی به ژنراتور چیلرهای یک اثره حداکثر15psip)103 Kp) با 2psi (14Kpa) افزایش و کاهش و بر اساس همین مقررات، حداکثر فشار ورودی بخار به چیلرهای دو اثره 125psig (861 Kpa ) با 15psi (103 Kpa ) کاهش و افزایش، تعیین شده است.
• دمای آب گرم یا آب داغ ورودی به ژنراتورهای چیلرهای یک اثره مطابق ARI560 بین 82 تا 204 درجه سانتی گراد(180 تا 400 درجه فارنهایت) تعیین شده است.
• ضریب رسوب گذاری مطابق ARI560 برای ژنراتورهای بخار باید صفر باشد و برای ژنراتورهای آب گرم یا داغ برابر0.000018m2C/W(0.00001 Ft2 f/Btuh ) تعیین شده است.

کندانسور   

• در محفظه ی تقطیر کننده یا کندانسور، بخار مبرد در تماس غیر مستقیم با آب ارسالی از سوی برج خنک کننده تبدیل به مایع می شود.
• در چیلرهای دو اثره و شعله مستقیم که دارای دو ژنراتور دمای کم و زیاد هستند، ژنراتور دمای کم در واقع خود نقش یک کندانسور را نیز بازی میکند، زیرا در این محفظه گرمای بخار مبرد صرف تلغیظ بخشی از محلول شده و خود تقطیر می شود.
• کندانسور هم مانند سه محفظه ای اصلی دیگر نوعی مبدل پوسته و لوله است که آب برج خنک کننده از میان لوله ها عبور نموده و عملیات تقطیر بخار آب در محفظه ی پوسته انجام می شود.
• شرایط استاندارد برای دمای آب برج خنک کننده ورودی به کندانسور بر اساس استاندارد ARI 560 برای انواع چیلر های یک اثره، دو اثره و شعله مستقیم، در بار کامل 29.4 درجه سانتی گراد(85 درجه فارنهایت) است و برای بارهای جزئی 75 درصد 25.3 درجه ی سانتی گراد(77.5 درجه ی فارنهایت) و برای بارهای جزئی 50 و 25 درصد ، 21.1 درجه ی سانتی گراد(70 درجه ی فارنهایت) است.
• شرایط استاندارد برای دبی آب برج خنک کننده کندانسور و ابزوربر بر اساس مقررات ARI 560 برای چیلر های یک اثره ، 3.6 گالن در دقیقه با ازای هر تن تبرید(0.065 لیتر در ثانیه به ازای هر کیلو وات) و برای چیلر های دو اثره و شعله مستقیم 4 گالن در دقیقه به ازای هر تن تبرید( 0.072 لیتر در ثانیه به ازای هر کیلو وات ) است.
• شریب رسوب گذاری(Fouling Factor) لوله های کندانسور که مجرای گردش آب برج خنک کننده محسوب می شوند مطابق ARI 560 برای انواع چیلرهای یک اثره، دو اثره و شعله مستقیم 0.000044 m2 K/W (متر مربع کلوین بر وات) ( 0.00025 ft2 f/btuh ) است.
• به طور معمول کندانسور بالاترین محفظه ی چیلرهای جذبی را تشکیل می دهد، از این رو مایع حاصل از عملیات تقطیر بدون نیاز به پمپ و به صورت ثقلی وارد اواپراتور می شود.
• محفظه ی کندانسور و ژنراتور در یک پوسته مشترک قرار می گیرند و از داخل به هم مرتبط هستند، بنابراین بخار آب ایجاد شده در ژنراتور به راحتی و به طور مستقیم وارد فضای کندانسور می شود.

مبدل حرارتی

• مبدل حرارتی امکان تبادل حرارت بین محلول رقیق خروجی از ابزوربر و محلول غلیظ خروجی از ژنراتور را فراهم می آورد. این مبدل نیز از نوع پوسته و لوله است که به طور معمول، محلول رقیق سردتر از میان لوله و محلول غلیظ گرم تر ازمیان پوسته عبور می کند.
• تبادل حرارت بین دو محلول رقیق و غلیظ موجب افزایش بازده ی سیستم می شود. زیرا پیش گرم نمودن محلول رقیق ورودی به ژنراتور موجب کاهش بار گرمایی در این محفظه شده و از سوی دیگر پیش سرد شدن محلول غلیظ قبل از ورود به ابزوربر باعث کاهش بار برج خنک کننده می شود.
• در چیلرهای دو اثره و شعله مستقیم متناسب با دو ژنراتور دمای زیاد و کم، دو مبدل حرارتی دمای زیاد و کم کاربرد دارد و در برخی مدل ها از مبدل حرارتی سومی نیز استفاده می شود. در این مبدل سوم، چگالیده حاصل از تقطیر بخار پس از خروج از ژنراتور در تماس غیر مستقیم با محلول ورودی به ژنراتور دمای بالا قرار می گیرد تا ضمن پیش گرم کردن آن، بخار احتمالی موجود در چگالیده قبل از ورود به تله بخار تقطیر شده و یا چگالیده با واگذاری گرمای محسوس خود به محلول، خنک تر می شود. این مبدل موجب افزایش کارایی چیلر می شود.

پمپ ها   

• پمپ های مبرد و محلول تنها قطعات مکانیکی مصرف کننده ی برق در چیلرهای جذبی محسوب می شوند.
• پمپ مبرد، آب را از تشتک اواپراتور مکیده و آن را از طریق افشانک ها یا نازل های تعبیه شده در فضای اواپراتور به روی کوئل حاوی آب سرد شونده می ریزد.
• پمپ محلول نقش انتقال محلول رقیق از ابزوربر به ژنراتور را به عهده دارد.
• در برخی چیلرهای جذبی از پمپ سومی، تحت عنوان پمپ ابزوربر نیز استفاده می شود. این پمپ محلول رقیق را از تشتک ابزوربر مکیده و آن را از طریق افشانک های تعبیه شده در فضای ابزوربر به روی کوئل آب برج خنک کننده می ریزد.
• پمپ های چیلرهای جذبی از نوع کاملا بسته(Hermetic) هستند.
• الکتروموتور و پمپ در یک پوسته کاملا درزبندی شده قرار دارند و انتقال حرکت از الکتروموتور به پمپ با محور مستقیم است.
• پمپ های چیلرهای جذبی از نوع گریز از مرکز است.
• مکش و دهش پمپ به لوله ها جوش داده می شود.
• به طور معمول در مسیر مکش و دهش پمپ هیچ گونه شیری نصب نمی شود، اما برخی از تولید کنندگان در مسیر مکش و دهش پمپ از شیرهای ربع گرد پروانه ای استفاده می کنند.
• یاتاقان های این نوع پمپ از نوع گرافیتی مخروطی بوده ونیازمند روغن کاری و خنک کاری خارجی نیستند و عملیات روان کاری و خنک کاری آن ها به وسیله مبرد یا محلول صورت می گیرد.
• این گونه پمپ ها نیازمند سرویس و نگهداری نیستند، اما بهتر است به ازای هر 50 یا 60 هزار ساعت مورد بازبینی قرار گیرند.
• توان الکتروموتورهای پمپ محلول و مبرد در ظرفیت های 100 تا 700 تن تبرید بین 3 تا 5 اسب(در حدود 2.2 تا 4 کیلو وات) است.
• به طور معمول ولتاژ الکترو موتورها 400 ولت سه فازه است.

پمپ خلا و سیستم جمع آوری گازهای غیر قابل تقطیر

• به منظور تخلیه هوا و گازهای غیر قابل تقطیر از پمپ خلا استفاده می شود.
• اگر چه پمپ خلا جزیی از ساختار اصلی چیلرهای جذبی محسوب نمی شود، اما بیشتر سازندگان ترجیح می دهند یک دستگاه از این گونه پمپ ها بر روی محصول خود نصب کنند. زیرا توصیه می شود که هر هفته حداقل یک بار، سیستم از هوا یا گازهای غیر قابل تقطیری که در اثر فعل و انفعالات شیمیایی یه وجود می آید، تخلیه شود.
• گازهای تولید شده که می باید به کمک سیستم تخلیه و پمپ خلا، هرازگاهی از چیلر خارج شوند، عبارتند از: ترکیبات مختلف نیتروژن مانند دی اکسید نیتروژن و تترا اکسید نیتروژن، مقداری آمونیاک و هیدروژن. در این میان هیدروژن سهم قابل توجهی را به خود اختصاص می دهد.
• تصاویر(3-29)،(3-30)،(3-31) نوعی سیستم جمع آوری گازهای غیر قابل تقطیر مجهز به پمپ خلا که بر روی برخی چیلرها نصب می شوند را نمایش می دهد. این سیستم دارای مخزنی است که گازها در آن جمع آوری می شود.
• در این مخزن، کوئلی جاسازی شده که در آن آب برج خنک کننده مدار کندانسور جاری می شود و از سوی دیگر لوله ای متصل به سمت دهش پمپ محلول، به طور مستمر مقداری از محلول خروجی از ابزوربر را به داخل این مخزن می پاشد. محلول ورودی به مخزن پس از تماس با کوئل کوچک آب برج خنک کننده و جدا سازی برخی گازهای غیرقابل تقطیر در بخش تحتانی مخزن جمع شده و از طریق خط مکش خارج می شود. نمونه ای از گازهای تولید شده در پوسته ابزوربر هم از طریق لوله ای وارد این مخزن می شود.

تحلیل ترمودینامیکی چرخه سرمایش

تبدیل انرژی به ویژه انرژی حراراتی و نسبت آن با حالت مواد، شاکله ی اصلی مباحث ترمودینامیکی است. از این رو موضوعات مرتبط با سرمایش و یا به عبارت دیگر کاهش گرما، بر پایه ی قواعد ترمودینامیک تحلیل می شوند.

یک سیستم ترمودینامیکی شامل فضا و کمیت مشخصی از مواد در حجمی مشخص است که به وسیله سطوحی از فضای خارج از این سیستم ، محیط اطراف خوانده می شود. مرزهای اطراف ممکن است ثابت یا غیر ثابت، واقعی یا فرضی باشند. این سیستم را می توان حجم کنترل نامید.

منظور از سیستم بسته، سیستمی نیست که نسبت به محیط اطراف کاملا ایزوله بوده و جریان انرژی و کار از مرزهای آن عبور نکند، بلکه این سیستم می تواند تحت تاثیر عوامل خارجی انرژی باشد، اما با محیط اطراف تبادل جرم نداشته باشد. منظور از بسته بودن سیستم مربوط به ساز و کار و چرخه ی عملکردی است. هر سیستم بسته ای می تواند در سیستم بسته دیگری جای گیرد و حتی جهان می تواند نسبت به کائنات به عنوان سیستم بسته ای فرض شود. تصویر 5-1 مثالی از یک حجم کنترل است که جریان انرژی از مرزهای آن(دیواره ی سیلندر) عبور می کند و موجب انبساط جرم و مقابله با نیروی(F) می شود. کاهش جریان حرارت موجب غلبه نیروی(F) و انقباض گاز می گردد. این سیستم نسبت به جریان جرم بسته است. در سیستم باز، انرژی و جرم بین محیط و سیستم عبور می کنند. سیستم ایزوله نیز سیستمی است که هیچ ارتباطی با محیط ندارد و جریان جرم یا انرژی از آن عبور نمی کند.

انرژی و انتروپی(Entropy) دو مفهوم بنیادی تحلیل های ترمودینامیکی هستند و از این نظر می توان، ترمودینامیک را علم انرژی و انتروپی نیز نامید. زیرا قواعد اصلی ترمودینامیکی بر پایه ی این دو مفهوم ارائه شده اند.

انرژی قابلیت و توانایی انجام کار است و فارغ از انواع، به طور کلی به دو شکل پتانسیل(Potential) و جنبشی(Kinetic) وجود داشته و ذخیره می شود.

چنانچه انرژی گرمایی(Thermal) را انرژی داخلی(Internal) مواد و ناشی از نیرو های بین مولکولی و حرکت مولکولها بدانیم، می توانیم انرژی پتانسیل را نیروی بین مولکولی مواد و انرژی جنبشی را سرعت حرکت مولکولها تعریف کنیم. انرژی پتانسیل وابسته به موقعیت نیز هست و بنا به مباحث دینامیک کلاسیک می توان مقدار ارتفاع و به تبع آن شتاب جاذبه را متناسب با انرژی پتانسیل دانست.

بنابراین مقدار انرژی پتانسیل از طریق رابطه ی زیر قابل محاسبه است:

( 1- 5 ) PE = mgz

PE : انرژی پتانسیل

m : جرم

g : شتاب جاذبه

z : ارتفاع از سطح افقی مبدا

همانگونه که اشاره شد انرژی جنبشی ناشی از سرعت مولکولهاست. بنابراین مقدار آن را می توان متناسب با سرعت، مطابق رابطه ی زیر تعیین کرد:

( 2- 5 ) KE = mV²/2

KE : انرژی جنبشی

V : سرعت

m : جرم

چگونگی چیدمان اتم ها و ترکیب مولکولی، انرژی شیمیایی(Chemical) و نیروی نگهدارنده پروتون ها و نوترون ها، انرژی اتمی یا هسته ای(Nuclwar) هستند.

سایر مفاهیم مورد استفاده در مباحث ترمودینامیک

گرما (Q) مکانیسمی برای انتقال انرژی از مرزهای یک سیستم بر اساس اختلاف دما است و جهت آن به سمت دمای کمتر است. یعنی انتقال گرما از جسمی با دمای بیشتر به جسمی با دمای کمتر صورت می گیرد.

کار نیز مکانیسمی از انتقال انرژی از مرزهای یک سیستم بر اساس اختلاف فشار یا نیروهای مشابه است و جهت آن همواره به سمت شرایط کم فشار است.

کار مکانیکی (W) نیز ناشی از جا به جایی یا جذب انرژی توسط مکانیسمی مانند توربین، کمپرسور هوای فشرده یا موتور احتراق داخلی است.

جریان کار نیز حمل یا انتقال انرژی به یک سیستم از محیط خارج سیستم است.

جریان کار به ازای جرم برابر است با فشار در حجم مخصوص یا حجم جا به جا شده به ازای واحد جرم :

( 3- 5 )                                                                                          PV=جریان کار به ازای واحد جرم

مشخصه های ترمودینامیکی یک سیستم شامل دما (T) فشار (P) ، حجم مخصوص (V) و چگالی (ρ) است.  سایر مشخصات ترمودینامیکی عبارتند از : انتروپی (s) و و انتالپی (h) و شکل انرژی از نظر پتانسیل و جنبشی و برخی از خواص ترکیبی، به عنوان مثال انتالپی متناسب است با انرژی داخلی به ازای وزن (u) به علاوه حاصل ضرب فشار در حجم مخصوص :

( 4 – 5 )                                                                                                     pv + u ≡ h

حالت سیستم نیز مرتبط با مشخصه های قابل اندازه گیری ترمودینامیکی است که در قالب دستگاه های مختصاتی بر اساس مولفه های مختلف مانند :

( فشار – دما ) ، ( دما – انتروپی ) ، ( فشار – انتالپی ) و یا ( فشار – حجم مخصوص ) تحلیل می شود.

فرایند حاصل تغییرات حالت است که منجر به تغییر برخی مشخصات سیستم می شود.

تعادل سیستم، میل سیستم برای متوازن شدن پس از یک فرایند یا تغییر حالت در یک سیستم است. در طول فرایند یا مرحله ی تغییر حالت، تعادلی وجود ندارد.

چرخه، حاصل چندین تغییر حالت متوالی یا فرایند است که سرانجام به حالت اولیه ختم می شود.

ماده خالص، ماده ای همگن با ترکیب شیمیایی تغییر ناپذیر است که می تواند در بیش از یک فاز وجود داشته باشد و در تمامی حالات ترکیب شیمیایی آن یکسان باقی بماند. آب مایع می تواند مخلوطی از مایع و بخار یا مخلوط مایع و یخ باشد و در عین حال ترکیب شیمیایی آن ثابت باقی بماند. در عین حال مخلوط هوای مایع و هوای گازی، ماده خالص محسوب نمی شود، زیرا ترکیب آن در دو حالت مایع و گاز متفاوت است.

اگر مایع در دما و فشار اشباع باشد ، مایع اشباع(Saturated Liquid) خوانده می شود.

اگر دمای مایع کمتر از دمای اشباع در فشار معین باشد، مایع مادون سرد(Subcooled) یا مایع متراکم شده(Compressed) نامیده می شود. مایع متراکم تحت فشار بیشتری از فشار اشباع در دمای معین است. چنانچه بخشی از ماده ی موجود مایع و بخشی دیگر بخار باشد، کیفیت براساس نسبت جرم بخار به جرم کل تعیین می شود. کیفیت ماده زمانی به آن اتلاق می شود که ماده دردما و فشار اشباع باشد.

اگر دمای بخار بیش از دمای اشباع آن باشد، آن را فوق داغ(Superheat) می نامیم و اگر دمای آن در دمای اشباع باشد، آن را بخار اشباع می نامیم و گاهی از اصطلاح بخار اشباع خشک برای کیفیت صد در صد آن استفاده می شود. فشار و دمای فوق داغ مستقل از یکدیگرند و می توان دما را مستقل از فشار و ثابت بودن آن افزایش داد. گازها را می توان بخار فوق داغ دانست.

انتروپی چیست

مفهوم انتروپی فارغ از علمی بودن ما را درگیر موضاعات فلسفی می کند، زیرا انتروپی بر بی نظمی و تحولات و گوناگونی حالت های ماده و انرژی دلالت دارد، که گاه در نظر گرفتن تمامی آن ها از دایره ی شناخت و پیش بینی خارج شده و اینجاست که فلسفه به عنوان مقدمه و ادامه دهنده علوم وارد بحث و گمانه زنی و نظریه پردازی می شود. شاید علم مقدمات فلسفه را تایید کند. در آن صورت شناخت علمی باز به مرزهایی خواهد رسید که مشاهدات و تجربیات مشخص و معینی در رابطه با آن وجود نداشته و یا حداقل تا مدت زمانی وجود ندارد. بنابراین بار دیگر گمانه زنی های فیلسوفانه و نظریه پردازی های مبتنی بر منطق و آرای فلسفی پا به میان می گذارند. این گونه است که می توانیم فلسفه را مقدمه و ادامه علوم بدانیم. انتروپی نیز از جمله مفاهیم پیچیده و نسبتا مبهمی است که میدان را برای نظریه پردازی های فلسفی باز می گذارد. اما از نظر ترمودینامیکی می توان انتروپی را درجه ای برای تعیین مقدار بی نظمی در یک سیستم بسته یا حجم کنترل دانست. به عبارت دیگر هر چه انتروپی بیشتر باشد ، درجه ی بی نظمی نیز بالاتر است. چنانچه نظم درونی مواد، مورد نظر باشد، می توانیم بگوییم که انتروپی گازها نسبت به مایعات و مایعات نسبت به جامدات بیشتر است، زیرا بی نظمی در آنها چنین نسبتی با هم دارند. چیزی که انتروپی را پیچیده و مرموزتر می کند، عدم امکان سنجش مستقیم آن به وسیله تجهیزات اندازه گیری است.  انتروپی را تنها می توان به صورت غیر مستقیم و از طریق به کار گیری روابط ریاضی تعیین کرد. به طور کلی اگر بخشی از مفهوم انتروپی را در جنبش و جوشش مولکولی مواد جستجو کنیم، می توان گفت که سیستم ها در دماهای کمتر تمایل بیشتری به نظم از خود نشان می دهند و به همین نسبت، انتروپی آنها کمتر است. نماد انتروپی s واحد آن KJ/MOL یا BTU/LB است. همانگونه که مشخص است دما و جرم هر یک نقش اصلی در مقدار انتروپی دارند.

انرژی نیز قابلیت انجام کار است و به صورت های مختلفی به کار گرفته می شود و در این میان گرما نوعی انرژی پایه محسوب می شود و میل به بی نظمی در آن از هر صورت دیگری بیشتر است. از این رو مصادیق انتروپی در مورد گرما بارزتر و گویاتر است و بر همین اساس یکی از ارکان مقداری انتروپی، دما است.

آنچه به صورت مقدماتی در مورد انرژی و انتروپی آمد، در قالب قواعد ترمودینامیکی شکلی منسجم تر و ریاضی وار به خود می گیرند. بنابراین در ادامه و به اختصار نگاهی به این قواعد خواهیم داشت.

مباحث ترمودینامیکی بر بستر چهار قانون که بیشتر مبتنی بر صحت تجربی هستند تحت عناوین قوانین صفرم، اول، دوم و سوم طرح می شود.

قوانین صفرم و اول بستری برای طرح مباحث انرژی است، اما قوانین دوم و سوم قطع نظر از طرح مباحث مربوط به انرژی به طرح انتروپی نیز می انجامد.

بر اساس قانون صفرم، چنانچه دوجسم با جسم سومی هم دما باشند با یکدیگر نیز هم دما هستند.

بر اساس قانون اول، انرژی داخلی یا درونی تفاضلی است بین انرژی داده شده به یک سیستم و کار گرفته شده از آن.

بر اساس قانون دوم، جهت جریان حرارت محدود و مشخص است. به این معنا که جریان حرارتی از جسم گرم به سرد است و عکس آن امکان پذیر نیست مگر آنکه کار انجام شود.

بر اساس قانون سوم، صفر مطلق یک دمای حد و رسیدن به آن به معنای سکون مطلق است. رسیدن و یا پایین تر رفتن از چنین حدی غیر ممکن است.

قانون اول ترمودینامیک

قانون اول ترمودینامیک اغلب قانون بقا یا پایستگی انرژی نامیده می شود. بر اساس این قانون، مقدار خالص انرژی اضافه شده به یک سیستم برابر است با افزایش انرژی ذخیره شده در سیستم. بنابراین انرژی از بین نمی رود، بلکه از شکلی به شکل دیگر در می آید. بر همین اساس می توان گفت که اختلاف انرژی ورودی و خروجی یک سیستم برابر است با افزایش انرژی سیستم. تصویر(6 – 1) جریان انرژی ورودی و خروجی را در یک سیستم ترمودینامیکی نمایش می دهد. در موارد عمومی برای جریان جرم ورودی و خروجی یک سیستم و تعادل انرژی در آن، روابط زیر مورد استفاده قرار می گیرد :

( 5 – 5 ) Ʃ^m_in(u + pv + v² / 2 + gz ) _in – Ʃ ^m_out ( u ++ v² / 2 + gz ) _out + Ǫ – w

= [ m_ƒ ( u + v² / 2 + gz )_ƒ – m_i ( u + v² / 2 + gz )_i ]_system

در جریان پایدار یا حالت پایدار که معادلات آن برای تحلیل تجهیزاتی همچون کمپرسورها، دیگ ها و کندانسورها مورد استفاده قرار می گیرد، شرط این است که حالت جرم در هر نقطه از حجم کنترل نسبت به زمان تغییر نکند. این نوع سیستم ها باز هستند و جریان جرم در نقطه یا نقاطی به آن وارد و از نقطه یا نقاطی از آن خارج می شود. در نتیجه خواهیم داشت :

( 6 – 5 )

در رابطه ی دوم(ṁ) دبی جرمی جریان است. چنانچه در رابطه اول به جای(u+pv) معادل آن یعنی(h) جای گیرد و طرف دوم معادله نیز ساده شود، رابطه ی زیر به دست خواهد آمد :

( 7 – 5 ) Q – W = [ m ( u_f – u_i ) ]_system

و یا می توان گفت که تغییرات انرژی یک سیستم برابر است با مجموع گرمای داده شده و کار انجام شده :

( 8 – 5 ) ΔU = Q + W

قانون دوم ترمودینامیک

بر اساس قانون دوم ترمودینامیک جهت جریان یک فرایند تنها در یک جهت است و در خلاف جهت، امکان وقوع و پیش روی جریان وجود ندارد. به عنوان مثال در حالت طبیعی همواره انتقال حرارت از جسم گرم به جسم سرد صورت می گیرد و امکان انتقال گرما در جهت عکس، یعنی از جسم سرد به جسم گرم وجود ندارد. بنابراین در فرایندها باحالت های خود به خودی روبه رو خواهیم بود که از آنها نمی توان گریخت، و البته وجود حالات خود به خودی به معنای عدم وجود احتمالات در همان جهت و راستا نیست. اینجاست که انتروپی به عنوان بیان کننده ی فرایندهای خود به خودی موضوعیت پیدا می کند. انبساط گازها و یا سرد شدن جسم تا رسیدن به دمای محیط از جمله فرایندهای یک سویه یا بازگشت ناپذیری هستند که در نتیجه آنها انتروپی افزایش می یابد. این خود نوعی به تعادل رسیدن است، بنابراین نمی توان بی نظمی مصطلح در مورد انتروپی را منجر به عدم تعادل دانست. بی نظمی منتسب به انتروپی در واقع نوعی نگرش قراردادی است که در اصل با تعادل در تباین قرار می گیرد. با نگاهی خرده انگارانه می توانیم بگوییم که با روشن کردن یک کبریت به انتروپی جهان افزوده ایم؛ اما در این نگرش مقدار اثر گذاری مغفول واقع می شود. درست است که بگوییم اگر گرما از منبع گرم به منبع سردی منتقل شود انرژی جریان یافته و کاری انجام می شود و این جریان یک سویه با کاهش انرژی و افزایش انتروپی همراه است. به عبارت دیگر می توان گفت که انتقال انرژی از منبعی گرم تر به منبعی گرم، توام با انتروپی کمتری نسبت به انتقال انرژی از منبعی گرم به منبعی سرد است. قانون دوم ترمودینامیک از دو دیدگاه بیان می شود. یک دیدگاه که به نام کلوین – پلانک معروف است، بیان می دارد که در یک فرایند تبدیل انرژی گرمایی به کار هیچ گاه تبدیل کامل ممکن نیست. در واقع بازده عملکرد حاصل از کار یک موتور یا ماشین گرمایی که انرژی حرارتی را به کار مکانیکی تبدیل می کند، صد در صد نیست و بخشی از انرژی به صور دیگر از سیستم خارج می شود. این بیان نه تنها ناقض قانون اول ترمودینامیک نیست، بلکه در راستای همان تجربیات قرار می گیرد.

دیدگاه دیگر که بیان کلازیوس خوانده می شود، بیان می کند که انتقال گرما از یک جسم سرد به یک جسم گرم تر بدون انجام کار ممکن نیست. هر دو دیدگاه به گونه ای منفی و در جهت نفی امکان مشخصی هستند. بیان کلوین تبدیل صد در صد انرژی به کار را نفی می کند و بیان کلازیوس ساخت سیستم سرمایشی ایده ال را منکر می شود. دیدگاه کلازیوس بر حتمی بودن استفاده از کار مکانیکی برای عمل سرمایش تاکید دارد و از این نظر می تواند برای موضوع این کتاب که بحث در خصوص چیلرهای جذبی را محور کار قرار داده است، مهم و حائز اهمیت ویژه باشد. در هر حال این دو دیدگاه هم ارز یکدیگر هستند و با نقض یکی از آنها، دیگری نیز نقض می شود. از این نظر دیدگاه کلوین – پلانک نیز در ارتباط با موضوع کتاب حاضر نقش مهمی پیدا میکند. در واقع تمامی مباحثی که پس از این در مورد ضریب کارایی طرح خواهد شد، برگرفته از چنین دیدگاهی است. فرایندهای بازگشت ناپذیر در یک چرخه ی سرمایش که به طور قطع نیازمند اعمال کار مکانیکی است شامل افت فشارها در خطوط و مبدل ها و اصطکاک مکانیکی می شود. با کاهش فرایندهای بازگشت ناپذیر، بازده چرخه ی فرایند سرمایش افزایش پیدا می کند. در یک سیستم باز برای بیان قانون دوم ترمودینامیک بر اساس مفهوم انتروپی می توان چنین رابطه ای را نوشت :

( 9 – 5 )                                                                          dS_system = δǪ / T +δm_is_i – δm_es_e + dI

dS_system : تغییرات انرژی کل در واحد زمان در خلا فرایند

δmisi : افزایش انتروپی ناشی از جرم ورودی

δm_es_e : کاهش انتروپی ناشی از جرم خروجی

δǪ / T : تغییرات انتروپی ناشی از فرایند برگشت پذیر تبادل حرارت بین سیستم و محیط

dI :  انتروپی ایجاد شده ناشی از فرایند بازگشت ناپذیر که همواره مقداری مثبت است .

معادله فوق را می توان بر اساس تغییرات انتروپی به صورت زیر نوشت :

( 10 – 5 )                                                                      δǫ = T [( δmese – δmisi) + δSsys – dI ]

مقدار تغییر انتروپی در فرایند های بازگشت پذیر و بازگشت ناپذیر یکسان است، بنابراین تعیین این تغییرات در یک مسیر به منزله تعیین مقدار در مسیر دیگر نیز هست. رابطه عمومی قانون دوم را می توان بر اساس انتگرال گیری از نرخ انتقال حرارت و دما و بر اساس تغییرات انتالپی به صورت زیر نوشت :

( 11 – 5 ) ( S_ƒ – S_i ) _system = ∫_rev δǪ / T + Ʃ^{( ms )}_in – Ʃ^{( ms)}_out + I

در نظر نگرفتن زمان و یکنواختی چرخه های کاربردی منجر به عدم تغییرات انتروپی می شود. بنابراین در این صورت انتروپی صفر شده و رابطه ی بالا را می توان برای چنین چرخه هایی و برای تعیین نرخ بازگشت ناپذیری به صورت زیر نوشت :

( 12 – 5 ) I = Ʃ^{( ms )}_out – Ʃ^{( ms )}_in – ∫ Ǫ / T_surr

اگر دمای محیط برابر با دمای سیستم باشد معادله بالا برابر صفر خواهد شد. با ترکیب معادله ی بالا با معادله ی ( 6 – 5 ) معادله ی ( 13 – 5 ) به دست می آید :

( 13 – 5 )                                                                    I = m [ ( S_out – S_in ) – h_out – h_in / T_surr ]

در چرخه های واقعی که بنا به دلایل مختلف نیازمند صرف کار بیشتری می شوند، مقدار کار مورد نیاز چرخه ی واقعی برابر است با دمای مطلق محیط به علاوه ی کار مورد نیاز ناشی از فرایندهای بازگشت ناپذیر. بنابراین کار واقعی را می توان از طریق رابطه ی زیر محاسبه کرد.

( 14 – 5 ) W_actual = W_reversible + T₀Ʃ^I

در چرخه های سرمایشی انتقال انرژی از یک ناحیه با دمای کم به یک ناحیه با دمای زیاد صورت می گیرد. به طور معمول ناحیه یا سیال دمای زیاد می تواند یک سطح حرارتی یا هوای محیط باشد.

ضریب کارایی یک سیستم سرمایشی نسبتی است بین سرمایش مفید(مقدار گرمای خارج شده از سیستم) به مقدار انرژی خالص ورودی به سیستم از منبع خارجی .

( 15 – 5 )                                            سرمایش مفید / مقدار انرژی خالص ورودی از منبع خارجی = COP

در سیستم های مکانیکی تراکم بخار، انرژی اولیه یا ورودی به طور معمول شکلی از کار ناشی از عملکرد تجهیزات مکانیکی یا الکتریکی مانند کمپرسورها است. بنابراین می توان نوشت :

( 16 – 5 ) COP = Ǫ_i / W_net

در سیستم های سرمایش جذبی، انرژی حرارتی به طور مستقیم از یک مولد گرمایشی تامین می شود و در کنار آن کار مکانیکی ناشی از کارکرد پمپ ها و فن ها(مانند فن برج) نیز دخیل هستند. بنایراین در این مورد می توان نوشت :

( 17 – 5 )    COP = Ǫ_i / Ǫ_gen + W_net

به طور معمول در سیستم های جذبی، انرژی ورودی به شکل کار در مقایسه با انرژی گرمایی ورودی بسیار اندک و قابل اغماض است. مقدار انحراف ضریب کارایی واقعی از ضریب کارایی بازگشت پذیر ایده آل، بازده سیستم را تعیین می کند :

( 18 – 5 )                                                  COP / ( COP )_rev =η_R

چرخه ی کارنو

چرخه ی کارنو، چرخه ای بازگشت پذیر است که بین دو منبع دمای ثابت عمل میکند. این چرخه ی تراکمی در یک وضعیت همچون یک نیروگاه بخار عمل نموده و در جهت عکس تبدیل به یک سیستم سرمایش تراکمی می شود. چرخه ی کارنو که از دو فرایند هم دما و دو فرایند آدیاباتیک تشکیل شده است.

با انجام برخی عملیات پیشگیرانه می توان از بروز عیب در چیلرهای جذبی جلوگیری کرد که پیش از این برخی از این موارد یادآوری شد. در اینجا به طور فهرست وار این موارد را از نظر می گذرانیم.

نمونه گیری و آزمایش

محلول برای سیستم هایی که در تمام سال کار می کنند هر چهار ماه یک بار و برای سیستم هایی که در طول سال فقط برای تابستان مورد استفاده قرار می گیرند سالی یک بار انجام گیرد.

ثبت اطلاعات عملکردی 

باید کلیه شرایط عملکردی چیلر، مانند دما و فشار قسمت های مختلف به صورت روزانه توسط تیم راهبری ثبت شود تا به هنگام بروز عیب بتوان شرایط پیش آمده را تحلیل کرد.

نشت یابی سیستم

در صورت جمع شدن بیش از اندازه ی گازهای غیر قابل تقطیر، سیستم باید به طور کلی مورد آزمایش نشتی قرار گیرد.

کنترل اتصالات و مدارهای الکتریکی

حداقل سالی یک بار کلیه سیستم های الکتریکی و مدار فرمان باید مورد بازبینی قرار گیرد.

تعویض شیشه رویت و واشر آن

چنانچه شیشه رویت شفافیت خود را از دست داده باشد و سطح محلول به خوبی دیده نشود، باید شیشه رویت را برای پرهیز از هرگونه اشتباهی تعویض کرد. همچنین ممکن است واشر دور شیشه ی رویت موجب ایجاد نشتی شود، که در این صورت این واشر هم باید تعویض شود.

کنترل مقدار الکل اکتیل

در صورت اختلال در ظرفیت برودتی چیلر، باید میزان الکل اکتیل مورد بازبینی قرار گیرد.

بازبینی کنترل کننده ها

بهتر است سالی یک بار، کنترل کننده هایی مانند کلید قطع کننده دمای کم مبرد، فلوسوئیچ ها و کلید قطع کننده دمای بالا مورد بازبینی قرار گیرند.

بازبینی حسگرها

بهتر است سالی یک بار، دقت حسگرهای دما و فشار مورد بازبینی قرار گیرند.

بازبینی پمپ ها

وجود ذرات رسوب و فلزات می توانند موجب آسیب دیدگی یاتاقان های پمپ شوند. بنابراین بهتر است هر چهار سال یک بار پمپ ها مورد بازرسی اساسی قرار گیرند. هر سال یک بار نیز باید کنتاکتورها و رله های اضافه بار پمپ ها را مورد بازرسی قرار داد و اتصالات الکتریکی آن را کنترل کرد. جریان وگرمای پوسته پمپ نیز از جمله موارد مهم است که باید به آنها توجه کرد.

بازرسی پمپ خلا و سیستم تخلیه گازهای غیر قابل تقطیر

باید هر شش ماه یک بار و در صورت نیاز تسمه پمپ را تعویض کرد و به طورماهیانه مقدار جریان الکتریکی آن را کنترل کرد. همچنین توجه به روغن پمپ هم از کمی و هم از جهت کیفی بسیارمهم است. هر شش ماه می باید دقت مانومتر سیستم خلا مورد بازبینی قرار گیرد.

بازبینی کوئل های ابزوربر، کندانسور و اواپراتور

هر سال یک بار می باید کلیه لوله ها و کوئل های چیلر برای تعیین میزان رسوب گذاری مورد بازبینی قرار گیرد.

بازدید از لوله کشی های خارجی چیلر

به طورمرتب و روزانه، کلیه لوله کشی های متصل به چیلر، اعم از بخار، چگالیده، آب برج خنک کننده و آب سرد باید مورد بازبینی قرار گیرد.

تصفیه آب

تصفیه نامناسب یا فقدان آن دلیل اصلی اکثر خرابی هاست، چون تشکیل رسوب باعث گرم شدن بیش از حد فلزات و ترکیدن آن ها می شود. که آب یا بخار خارج شده از آن مجددا در بویلر حالت انفجاری به خود می گیرد. خیال اپراتور بویلر باید دراین باره کاملا راحت باشد. در این صورت احتمال خرابی به شدت پایین می آید.

سطح پایین آب

برای مدت طولانی سطح پایین آب عامل اصلی خرابی بویلر بود. حتی امروز با وجود سیستم های خاص و دانش بالا هنوز هم یکی از عوامل اصلی خرابی باقی مانده است. با رعایت توصیه ها و تست و کنترل منظم برای جلوگیری از آن باز هم شاهد بروز حوادث در اثر آن هستیم . چه بویلر آب داغ یا بخار باید دارای قطع کن سطح پایین باشد(2 دستگاه برای بویلرهای بخار). در قرن گذشته این عامل ،3/1 حوادث را به خود اختصاص داده بود. شما باید هرازگاهی قطع کن ها را کنترل کرده و از قابلیت اطمینان آن ها مطمئن شوید. قطع کن سطح پایین به دو شکل است، شناور و هادی.

قطع کن شناور، از یک شناور برای تشخیص سطح آب کمک می گیرد و با تحریک کنتاکت های الکتریکی بویلر را خاموش می کنند.

قطع کن های هادی از پروب  که چیزی شبیه شمع جرقه زن است کمک می گیرد تا سطح را با تفاوت هدایتی آب و بخار با هوا تشخیص دهد. قطع کن ها باید در صورت افت سطح آب از یک مقدار معین از کارکرد مشعل جلوگیری نمایند. سطح پایین نرمال و ایمن برای بویلرها کف درجه آب است پس قطع کن باید مشعل را در این نقطه از مدار خارج کند. قطع کن ها به دو شکل داخلی نصب می شوند. مجادلاتی روی هر یک از آنها وجود دارد و در برخی بویلرها هر دو را خواهید دید.

خرابی ناشی از سطح پایین بویلرها با وجود پیش بینی هایی مثل بالا درنظر گرفتن آن و تست مرتب آن ها پیش می آید. شاید یک دلیل اصلی عدم کنترل مرتب آن ها باشد که قبل از بروز خرابی وجود مشکل را آشکار می کند. هر چیز دیگری را هم که رها کنید، تست قطع کن سطح پایین را هر روز پس از رسیدن به واحد فراموش نکنید.

ممکن است آن ها بخاطر جمع شدن لجن در محفظه قطع کن خراب شوند. لجن کثافاتی است که به همراه آب وارد بویلر می شود. آن ها همیشه به دلیل سیرکولاسیون سریع در آب معلق هستند اما در برج آب قطع کن و محفظه ها رسوب می کنند. چون سرعت آب در چنین محل هایی کم است.

علل خرابی قطع کن شناوری شامل مشکلات عادی مثل جمع شدن لجن در لوله بین بویلر و محفظه شناور که از تخلیه آب جلوگیری کرده و سطح آب به طور کاذب بالا می ماند. رسوب لجن در دم و سفت شدن آن که از جابجا شدن شناور ممانعت می کند، جلوگیری از عملکرد سوییچ های مغناطیسی در اثر اصطکاک، فرسوده شدن سیم های این سوییچ، بسته شدن کنتاکت ها در اثر جریان بالای برق(عمل کردن فیوز ) و عدم کارکرد  مکانیسم عملکرد سوییچ در اثر خوردگی ناشی از نشت بویلر روی آن می باشد.

عامل خرابی نوع هادی عواملی مثل پوشیده شدن پروب توسط رسوبات است. عوامل متعدد دیگری هم در این کار نقش دارند ولی کنترل مرتب آن می تواند از آن ها جلوگیری کند. به خاطر داشته باشید با وجود طرح های متعدد تست قطع کن تنها عامل تصدیق کارکرد قطع کن، افت تدریجی سطح آن با ادامه کار مشعل است تا اینکه قطع کن مشعل را خاموش می کند. سایر تست هایی که در قسمت بهره برداری نرمال ذکر شد، هم باید با فواصل زمانی مذکور انجام گیرد. همیشه سطح را تا زمانی که قطع کن عمل کند تحت نظر داشته باشید چون ممکن است عمل نکند.

از زمان ملحق کردن قطع کن سطح پایین با سیستم مدیریت مشعل هیچ خرابی ای در بویلرها اتفاق بیفتاده است.

شوک حرارتی

دربین تمام عوامل خرابی بویلر، به نظر می رسد شوک حرارتی ممکن است هر زمانی اتفاق بیفتد. من واحدهایی را دیده ام که بدون شوک حرارتی شروع به کار نکرده است. و بویلرهایی که پس از سالها کارکرد در اثر شوک حرارتی تخریب شده اند. من یکی را هم دیدم که 3 بار توسط سازنده تعویض و تعمیر شد(در زمان گارانت). تا اینکه متوجه وجود اشتباه در نصب شدند. دانستن نحوه تخریب بویلر در اثر شوک حرارتی بسیار مهم است چون موقعیت هایی وجود دارد که آنها را شوک حرارتی می نامند ولی با مفهوم آن منفاوت است. شوک حرارتی میتواند بویلر را در یک حادثه یا طی دفعات متعدد ورود شوک تخریب کند. آمیزش خاصی وجود دارد که برای بروز تحریب در اثر شوک حرارتی باید باشد. ابتدا فلز بویلر یا دیواره باید در معرض تغییر دمایی که بتواند تنش ایجاد کند قرار بگیرد. بهترین مثال ریختن آب روی قطعات یخ درست پس از خارج شدن از فریزر است. یخ ها ترک میخورند حتی اگر آب از یخچال خارج شده و سرد باشد.

وقتی بدانید فولاد فقط 7%  قوی تر از یخ است. میفهمید که شوک حرارتی میتواند بویلر را از بین ببرد علت ایجاد ترک را می توان با نحوه ایجاد  ترک توضیح داد. وقتی آب، یخ را یخ را گرم می کند انتقال حرکت سریعی از آب به یخ صورت می گیرد. یخ با گرم شدن منقبض می شود که حالت کاملا برعکس برای فولاد است. داخل یخ همچنان سرد می ماند چون انتقال حرارت در آن به سرعت خارج نیست. در این حالت یخ دچار تنش می شود، مثل اینکه چیزی بخواهد آن رامتلاشی کند. در این حالت ترک خورده و با ادامه انتقال حرارت به داخل یخ سرایت می کند.

دومین عامل مهم در شوک حرارتی ضخامت ماده است. وقتی فلز به اندازه کافی نازک باشد.

اختلاف دما در آن به اندازه ای نیست که تنش کافی  برای ایجاد ترک به وجود آید. قطعات ضخیم تربویلر، صفحات لوله، پوسته و درام بیس تر از لوله ها در معرض شوک حرارتی قرار دارند. فاکتور سوم کثرت وقوع است. شاید یک شوک قوی برای بویلر مضر باشد اما وقوع صدها شوک کوچک به طور مکرر، خرابی ایجاد خواهند کرد چون ترک های خیلی ریز که در فلزهای خیلی نازکتر یا جایی که اختلاف دما خیلی زیاد نیست اتفاق می افتد اگر مکررا تحت شوک حرارتی قرار بگیرند به ترک های بزرگ تبدیل و بویلر را تخریب می کنند. بسیاری افراد نمی دانند شوک حرارتی لزوما در سمت آب اتفاق نمی افتد و برای ایجاد تمایز به آن شوک احتراقی نیز می گویند ولی در واقع شوک حرارتی است. ولی بویلری که در حالت آتش بالا کار می کند، تریپ خورده و سریعا پرژ می شود(خارج کردن گازهای داخل کوره) در معرض شوک حرارتی قرار می گیرد زیرا هوای سرد بیرون در محل پرژ با فلز بسیار داغ داخل کوره تماس پیدا می کند.

من تا به حال نشانه صریحی در بویلرهای لوله آبی ندیده ام ولی این بدان معنی نیست که چنین حالتی را تجربه نمی کنند. معمول ترین خرابی از این دست در بویلرهای لوله آتش در ورودی پاس دوم اتفاق می افتد. علت این است که در معرض دود داغ گرفته و دمای آن ها افزایش می یابد، سپس ناگهان با هوای سرد پرژ مواجه می شود. چنین خرابی معمولا ناشی از رشد تدریجی ترک های کوچک در انتهای لوله ومحل اتصال لوله به صفحه لوله ها است. علت اصلی بروز این وضعیت عدم تنظیم مناسب کنترلر نرخ احتراق است به طوری که بویلر خاموش می شود در حالیکه کنترل تنظیمی در حالت آتش بالا قرار دارد.

سیستم های گرمایش هیدرونیک می تواند با برگرداندن آب از بخش های راکد سیستم به بویلر گرم شوک حرارتی تولید کند. آب سرد به آرامی به طرف سطوح گرمایشی بویلر حرکت می کند. در برخی موارد این موضوع حاصل کارکرد خودکار کنترل ها است. منشا مشکل معمولا در نزدیک بویلر است، چون جریان کند آب سرد در سیستم ریموت، با برگشتن به بویلر توسط لوله های گرم می شود. گرمایش آب سرویس توسط بویلر هیدرولیک در صورتی که آب گرمایش در هیتر آب سرویس چرخه زنی کند پتاسیم شوک حرارتی را دارد. پس بهتر است جریان آب در آن مداوم باشد. اطلاعات بیشتر در بخش گرمایش آب سرویس ارائه شده است.

خوردگی و ساییدگی

هیچ چیزی عمر دایمی ندارد و بویلر هم از این قاعده مستثنا نیست. شما به سختی بویلری پیدا می کنید که بیش از 50  سال کار کند. آنهایی که بیشتر عمر کرده اند، در اثر مراقبت و نگهداری خوب و تصفیه مناسب بوده است. اینکه بویلر قطعات حرکتی ندارد پس ساییده نمیشود جای بحث است. اخیرا پروژه ای داشتیم که در آن تمام لوله ها و بدنه بویلری را که 30 سال کارکرده بود تعویض نمودیم و مسلما این بویلر 30 سال دیگر هم کارخواهد کرد، مگر اینکه به خوبی مراقبت نشود.

جاهایی در بویلر وجود دارد که امکان دسترسی به منظور کنترل و جلوگیری از خوردگی در آنها وجود ندارد. در بسیاری از مواقع از جمله همین مورد فوق تنها راه دسترسی به آنها بازسازی بویلر است تا تمییز کاری، مراقبت و بازیافت آنها انجام گیرد، اما برخی مالکان این کار را انجام نمیدهند.

من خرابی هایی را در اثر ساییدگی بویلر دیده ام که در اثر سرمایش و گرمایش فلزات به هم ساییده شده و لوله بریده است. در یک واحد سه بویلر طی سه سال در اثر فقدان درچه های هوای احتراق کافی در اثر خوردگی از بین رفتند. البته اینها موارد غیر معمولی هستند. در اکثر موارد ساییدگی فقط در مشعل اتفاق می افتد.

وقتی شیر کنترل بویلر روی 7 بار از حالت آتش بالا به آتش پایین جابجا میشود، طی 10 سال به 21000 بار بالغ می شود درحالیکه طبق کدهای asme  این رقم برای کل طول عمر بویلر نباید به 7000 بار برسد. حال چطور انتظار دارید سیستم تحت چنین شرایطی کار کند. نو نوار کردن مشعل ها و کنترل های بویلر در بازه های 5 ساله می تواند از خرابی ناشی از سایش جلوگیری کند که معمولا چنین نیست.

خطای اپراتور و نگهداری ضعیف

متاسفانه مطالعات مجمع ملی علت وجود گرایشات را به طور شفاف بیان نمی کند. من افزایش قابل توجهی در حذف واحد های مرکزی با اپراتورهای مجاز را شاهد هستم. تعویض آنها با واحدهای فشار ضعیف متعدد با اپراتورهای غیرمجاز صورت گرفته است که نتیجه ی آن افزایش خطای انسانی است. تا زمانی که مجمع ملی تمایزی بین افراد مجاز و کارآموزها قائل نشود نمیتوان انتظار بهبود شرایط را داشت. من اینطور متوجه می شوم که هزینه ی افراد مجاز بالا است. و عمل جایگزین کردن آنها با نفرات غیر مجاز موجب افزایش تلفات جانی و مالی شده است.

وقتی افراد مجرب و آموزش دیده با نفرات غیر مجاز جایگزین می شوند چنین نتایجی تعجب آور نخواهد بود.

آیا این عامل افزایش خطای اپراطورهاست؟ وقتی با مشکلاتی مواجه می شوم که به خطای اپراتور یا نگهداری ضعیف نسبت داده می شود همیشه راهی در قسمتی از مدیریت واحد پیدا می کنم که اعمال نامناسب را دامن می زند. من آموزش مدیران بالاتر را در بسیاری از واحدها توصیه کرده ام. آنچه مدیر واحد می خواهد بشنود این است که، اپراتورها چقدر مقصر بودند، ولی وقتی می گویم مشکل در سطوح بالاتر از اپراتور هاست، سراغ مشاور دیگری می رودتا آنچه او می خواهد را بگوید. غالبا اپراتورها، عامل نگهداری ضعیف نیستند. اپراتور واحد را با تعمیرات موقت روز افزون سرپا نگه می دارد تا اینکه بویلر کاملا از کار می افتد. علت طرز فکر مدیریت درباره نگهداری است. در برخی موارد اپراتورها مجبورند بخاطر شرایط غیر ایمن بویلر را خاموش کرده و یا اجازه دهند خراب شود. وقتی شما حق خاموش کردن بویلر را ندارید حداقل می توانید شرایط را برای سربازرس بویلر گزارش دهید تا یک سربازرس برای بررسی اوضاع بفرستد. اگر مشکل طوری است که می تواند خرابی به بار آورد، بازرس مهر قرمز به آن زده و از شما می خواهد تا بویلر را خاموش کنید. تحت این شرایط مطلقا هیچ راهی نیست که معزول شوید. من موارد متعددی را دیده ام که بازرس ارشد ایالت مهر قرمز را بر تعدادی از بویلرهایی که توسط شرکت بیمه گزارش شده بود زده است. مواردی وجود دارد که بازرس بیمه به جای حضور در واحد در خانه و جلوی تلوزیون نشسته است. البته تخلف در هر جایی مشاهده می شود. اطلاعات مجمع ملی هم نمی تواند مشکلات نگهداری را رفع کند. معمول ترین حالت تلفات به خاطر فقدان تصفیه مناسب آب است. ولی ما نمی دانیم. بویلرهای زیادی راه اندازی شده اند. در حالیکه تصفیه آب برای آنها لحاظ نشده است اگر خرابی بوجود آمد آن را تعمیر نکنید! چقدر چنین جملاتی را شنیده اید خیلی به من گفته اند که چون تابحال خراب نشده پس سالم است اگر هیچ مستندی از نگهداری یا تعمیرات وجود ندارد معمولا مرا دعوت می کنند چون واحد مرتبا به دلایل نامعلوم خاموش شده و صورت حساب سوخت بسیار بالا است. این که تجهیزی کار می کند دلیل درست کار کردن نیست. کسانیکه چنین طرز فکری دارند، هزینه تراشی زیادی کرده و خود را در معرض حادثه قرار می دهند.

این که یک اپراتور مجاز هم می تواند اشتباه فاجعه باری انجام دهد کاملا درست است و مجوز و آموزش نمی تواند تضمینی برای این مساله باشد. البته من افراد بدون مجوز زیادی را دیده ام شکی نیست که فقدان چهارچوب آموزشی امکان خطا را بیشتر می کند. بخشی از کار دریافت مجوز شامل رعایت اصول و درک عمیق مسئولیت است. اهمیت نگرش خیلی بیشتر از مجوز است. بنظر می رسد نگرش ودرک کلید خطای اپراتور است وقتی بویلر خراب می شود معمولا می توان آن را به نگرش نسبت داد. اکثرا هم این جمله را می گویند که “وقتی خود رئیس اهمیت نمیدهد من چرا باید اهمیت بدهم.” از آنجا که با اپراتورهای زیادی در واحدهای مختلف در ارتباط هستم نکات زیادی درباره نگرش و درک آنها از کار یاد گرفته م. برخی معتقدند میتوانند با انجام حداقل کار بگریزند و شرکت باید خوشحال باشد. که افراد به موقع سر کار حاضر می شدند. معمولا چنین نگرشی آنها را از قرار گرفتن در معرض خرابی و جراحت احتمالی می رهاند. من اپراتورهایی را می شناسم که مطمئن هستم کاری انجام بدهند یا نه، خرابی و احتمالا جراحت یا مرگ حاصل خواهد شد. اگر هیچ هراسی ندارید از این بترسید که اگر خطایی بکنید ممکن است بویلر خراب شود. پس شما هم بالقوه از کسانی هستید که اشتباه خواهد کرد. شما نباید از بویلر بترسید اما باید پتانسیل انفجار بویلر یا کوره را در نظر گرفته و متناسب با آن کار کنید. این افراد نترس هستند که با طرز فکر مصون از خطا بودن، ریسک های خطرناک نا به جایی از کوتاه کردن زمان پرژ گرفته تا چشم پوشی از آنالیز آب بویلر را مرتکب می شوند. شاید باور نکنید که بسیاری از کارهایی را که در این کتاب از اپراتورها نقل شده خود نویسنده مرتکب شده. من تمام آنچه را که میتوانستم در اختیارتان قرار دادم تا از ارتکاب چنین اشتباهاتی توسط شما جلوگیری کنم و امیدوارم چیزهایی یاد گرفته باشید. بهتر است اولویت ها را یاد گرفته و نسبت به تجهیزات تحت اختیارتان مسئولیت پذیر باشید.

بازرسی های ماهیانه

تمیزکاری قسمت های متحرک و اتصالات کششی دریچه های هوا و سوخت و کشیدن دستمال آغشته به گازوئیل بر روی سیم های کشنده.

• باز کردن قسمت های جرقه زنی(Fhamprob) و سمباده کشیدن بر سر الکترودها و حذف رسوبات ناشی از احتراق.
• روغن کاری پرشر سوئیچ ها به روش قطره ای.
• گریس کاری بلبرینگ های الکتروموتور مشعل و فن دمنده(Blwer).
• گریس کاری پمپ های تغذیه آب.
• آچار کشی اتصالات برق.

بازرسی های سالیانه

• بازدید از محفظه های احتراق پاس 1 و 2 و 3 و تجزیه و تحلیل احتراق از لحاظ تجمع دود و خورندگی.
• بازدید از قسمت جلوی کوره و بازرسی آجرهای نسوز و داخل کوره.
• تعویض واشرهای آببندی دریچه های دست رو و آدم رو(man hold & hand hold).
• باز کردن ستون های فلوتر و شستشوی داخل ستون و تعویض شناورهای فلوتر و تعویض کنترل سطح آب ها در صورت لزوم.
• شستشوی مسیر لوله های مسی کنترل نشان دهنده فشار بخار.
• نشتی گیری مسیر خط گاز و آچار کشی اتصالات و بازدید از شیرهای اصلی گاز.
• تمیزکاری پروانه و مسیرهای عبور هوا.
• تعویض شیشه های آب نما و آب بندی گلوئی شیرهای آب نما.
• بازدید از پشت لوله های آتش خوار از لحاظ رسوب گرفتگی.
• بازدید دریچه ها و بررسی وضعیت رسوب و خوردگی دیگ.
• تمیز کردن لوله ها و زدن برس و میل به منظور حذف کامل رسوبات ناشی از احتراق و شستشوی آنها با آب تحت فشار.
• تعویض واشرهای نسوز دریچه های محفظه احتراق.
• شستشوی داخل دیگ در صورت وجود رسوب بیش از حد، رسوب گیری با دیس کیلر.
• آچارکشی کلیه اتصالات مسیر بخار.
• تعمیر و روانکاری سوپاپهای اطمینان.
• تعویض قطعات و شیرهای خورده شده.
• انجام تست هیدرواستاتیک و ضخامت سنجی.

نکته: در لوله کشی خط انتقال بخار ضمن استفاده از قطعات انبساط گیر و تله های بخار(Trat) اعمال شیب 10% به منظور جلوگیری از جمع شدن آب الزامی است.

• تست هیدرواستاتیک

تست هیدرواستاتیک حداقل هر سال یک بار باید توسط شرکت های مورد تایید وزارت کار صورت گیرد و یکی از الزامات آئین نامه ایمنی دیگ های بخار است. قبل از عمل تست هیدرواستاتیک از کارکرد صحیح فشارسنج دیگ بخار و کالیبره بودن آن باید مطمئن شویم. برای انجام آزمایش پس از سرد شدن دیگ بخار اقدام به تخلیه آب آن از طریق شیر تخلیه و باز کردن شیر هوایگیری می کنیم، پس از تخلیه کامل ستون های فلوتر، کنترل فشار(Limt state)، شیشه های آب نما و شیر خروجی بخار و همچنین شیر تخلیه زیر آب دیگ و همه فلنج های باز شده بوسیله درپوش مقاوم کاملا آب بندی می کنیم. بجز مسیر ورودی آب تغذیه و شیر هواگیری تمامی فلنج ها باید مسدود شود. در مرحله بعد باید درب کوره و کلیه دریچه های محفظه احتراق باز شود. در صورتی که دیگ نشتی داشته باشد نقاط علامت گذاری را والس زنی برای لوله ها و جوشکاری برای سایر نقاط آب بندی می کنیم.

عده ای از متخصصین اعتقاد دارند که نیاز به بازکردن هیچ یک از ضمائم دیگ بخار نیست و فقط شیرهای شیشه های آب نما را می بندند و با بالا بردن فشار اقدام به تست می کنند و معتقدند بهتر است کلیه شیرها و سوپاپ ها اطمینان نیز تست شوند و مشکلات باز و بسته کردن و هزینه اضافی را نداشته باشند اما طبق ماده 12 آئین نامه دیگ های بخار الزام به باز کردن همه قطعات و بستن درپوش کرده است.

نکته : هنگامی که دیگ سرد است نباید با آب خیلی داغ و شود و بالعکس، این کار بسیار خطرناک است و ایجاد ضربات و تنش های شدیدی می کند.

• ضخامت سنجی

یکی از آزمایشات سالیانه ضخامت سنجی دیگ های بخار و منابع تحت فشار است که در مورد دیگ های بخار معمولا پس از عملیات تست هیدرواستاتیک انجام می شود.

ضخامت سنجی بوسیله دستگاه های التراسونیک انجام می گیرد. دستگاه التراسونیک تشکیل شده از یک سیستم الکترونیکی که بر روی آن یک صفحه نشاندهنده وجود دارد بوسیله دکمه هایی قابلیت برنامه ریزی دارد که برای فلزات مختلف و کیت های انگلیسی و SI  قابل تنظیم می باشد.

با اتصال Prob یا سنسور مخصوص به دستگاه نقاط حساس و تعیین شده به وسیله شرکت سازنده دیگ بخار پس از تمیز کردن و سمباده زدن(سند بلاست) نقاط تعیین شده با نوعی گریس مخصوص، آن نقاط را کمی چرب کرده و Prob را روی قسمت ها قرار می دهند، قبلا دستگاه باید کالیبره شده باشد. با قرار دادن Prob بر روی نقاط عددی را بر روی صفحه نشان دنده می خوانند حساسیت این دستگاه تا 0.01 میلی متر است.

اساس کار دستگاه التراسونیک پخش فرکانس های مافوق صوت و غیر قابل شنیدن است که انعکاس این فرکانس ها توسط Prob در دستگاه تبدیل به یک جریان الکتریکی می شود که با تغییرات جریان الکتریکی میزان ضخامت فلز اندازه گیری می شود. این دستگاه با باطری های قابل شارژ کار می کند. اگر ضخامت در حد استاندارد باشد مجوز صادر نخواهد شد.

(طبق استاندارد میزان کاهش ضخامت مجاز تا 0.125 اینچ معادل 3.1 میلی متر می باشد)

تمیزکاری

اگر احساس متمایزی در هنگام گذر از واحد بویلر به شما دست داد، یا به خاطر تمیزی است یا عدم وجود آن. من مشتری هایی دارم که در اتاق کنترل آنها گل وجود دارد و کف زمین از تمیزی برق می زند. اما واحد هایی هم هستند که بسیار کثیف هستند و در محوطه آن قدر دوده وجود دارد که حتی نمیتوانید چیزی ببینید. به نظر شما کدام بهتر نگهداری شده و در کدام یک می توان بهتر نگهداری کرد؟

اشتباه نکنید، پاکیزگی نشانه کیفیت عملکرد واحد نیست، اما فقدان آن همیشه میتواند نشانه ای از وجود مشکل باشد. یک اپراتور بویلر توانایی ایجاد تفاوت در ظاهر واحد را دارد و حتما باید بخشی از برنامه پیش گیرانه واحد باشد. بسیاری از اپراتورها ادعا می کنند وقت تمیزکاری واحد را ندارند. آنها معمولا کسانی هستند که پس از ورود من بیش از 20 دقیقه روی صندلی لم داده اند. همیشه وقت برای تمیزکاری وجود دارد. مثل هر فعالیت دیگری این کار هم می تواند شیفت را کوتاه تر جلوه دهد. هر بار که از واحد خارج می شوید باید به اطراف نگاه کنید و از خود بپرسید اگر کسی بیاید و واحد را ببیند چه خواهد گفت؟

کارهای مشخص تمیزکاری طبیعتا بخشی از کار اصلی هستند. چون دستگاه ها در حال کار هستند و تمیز کردن مشعل ها، راه اندازی دوده پاک کن ها و تمیز کردن فیلترها از این دست هستند. فیلتر های دوبلکس(شکل 1-5) از وسایلی هستند که در حال کار تمیز می شوند. اگر از طرف اشتباه باز کنید ممکن است واحد خاموش شود. موقعیت دیگر تعویض فیلتر در حال کار است. این کار باید با احتیاط و به آرامی انجام گیرد چون همیشه این امکان وجود دارد که کاور به طور مناسب جاگذاری نشده و فیلتر نشت کند.

یکی از این فیلتر ها درس اول من در خواندن دستورالعمل های سازنده بود. من به تازگی در یک کشتی به عنوان معاون دوم مهندسی وارد شده بودم و به بویلر خانه رفتم تا در تعویض فیلتر کمک کنم. پس از امتحان همه چیز، من خیلی چیزها درباره آن یاد گرفتم. در بازرسی بعدی گزارش داد که امروز تنگ تر شده است. من از او خواستم صبر کند تا من نگاهی به دستورالعمل بیاندازم. با مطالعه آن فهمیدم که یک پیچ کوچک جک زیر فیلتر قرار دارد که شیر توپی را بلند کرده که فیلتر میتوانست آن را چفت کند. در بازرسی عصر، من به زیر فیلتر نگاه کردم. آن پیچ کوچک وجود داشت. من و آتشنشان متعجب شدیم که دسته فیلتر با یک انگشت می چرخید. من یک چیز دیگر هم درباره فیلتر ها یاد گرفتم: روزی که فکر می کنید تمیزکاری فیلتر لازم نیست هم، این کار را انجام دهید.

دستور العمل ها و خصوصیات

قبل از هر کار اجرایی و نگهداری، دستورالعمل را بخوانید مگر این که آن را از حفظ باشید. سپس یک چک لیست تهیه کنید تا به شما در اجرای کار کمک کند. شما ممکن است به راحتی مرحله ای را فراموش کرده و یا جا به جا انجام دهید که عواقب آن می تواند ورود آسیب به تجهیزات باشد. اگر دستورالعمل سازنده را ندارید، حتما توسط نماینده یا خود سازنده نسخه دیگری تهیه کنید. چون در غیر این صورت باید به تناوب منتظر بروز آسیب ها و خرابی های تجهیزات باشید. با استفاده از چک لیست خواهید توانست مراحل را به درستی و به جا و با صرف کمترین زمان اجرا کنید. اگر بدون چک لیست وارد عمل شوید حتی اگر یک مرحله را فراموش کرده و یا قطعه ای را درست جا نزنید پس از جمع کردن دستگاه متوجه آن شده و باید با صرف زمان بیشتر آن را رفع کنید.

هر قدر هم که ماهر و دانا باشید این روال را رعایت کنید تا درصد خطا به حداقل برسد من پیمانکاری را به خاطر دارم که درباره چرخش پمپ سوخت با وجود هشدار من که پمپ برعکس می چرخد لجاجت می کرد. با اصرار زیاد من، دستورالعمل را خوانده و به اشتباه خود پی برد. او باعث چند روز تاخیر، باعث خرابی لوله ها و پمپ ها شد آن هم فقط به خاطر این که این زحمت را به خود نداد تا چند دقیقه دستوالعمل را مطالعه کند.

خصوصیات مبین ملزومات هستند و هر چیز پیچیده تر از یک شیر باید با خصوصیات مطابقت داده شود تا از صحت و نوع مواد آن اطمینان حاصل شود. این کار حتی شامل پیچ ها و پرچ ها هم می شود. من بارها با مواردی مواجه شده ام که در آن پیچ ها یا مهره های اشتباهی استفاده شده و سیستم را دچار اختلال کرده اند. من خوشحالم که نتیجه هیچ کدام از این اشتباهات مثل Iwo-jima(ناو هواپیمابر) در اکتبر 1990 نشد. در آن حادثه 10 نفر کشته شدند آن هم به خاطر اینکه در پوش یک شیر در یک موتورخانه کوچک از جا کنده شد. این که شما فکر میکنید یا به نظرتان می رسد که چیزی درست است نمیتواند قطعیت داشته باشد. اگر در مورد چیزی مطمئن نیستید یا نمی توانید صحت مسئله ای را تشخیص دهید حتما باید با سایرین مشورت کنید.

گفته های فروشنده را به صورت مطلق قبول نکنید چون پس از بروز فاجعه می تواند اظهارات خود را انکار کند پس شما کار خود را درست انجام دهید. بعضی وقت ها اشتباه فورا آشکار می شود. من نگاه پیمانکاری را به یاد دارم که با پنج نفر کارگر خود بیش از یک هفته یک خط لوله را نصب کردند که پس از وصل کردن، آب به دلیل وجود درز در سراسر خط لوله آب از آن فوران میکرد. اما بعضی وقت ها بعدا متوجه اشتباه خواهید شد، مثلا مواد قابلیت تحمل خورندگی مایعات داخل خود را ندارند. من هنوز هم وضعیت دما سنج فولادی را به خاطر دارم که در این خط لوله با فولاد ضد زنگ نصب کردیم چون مالک عجله داشت و ما نمیتوانستیم آن را پیدا کنیم. وقتی دما سنج مورد نظر را پس از دو هفته دریافت کردیم هنگام تعویض دیدیم چیزی از دماسنج فولادی باقی نمانده است. اگر فقط چند روز دیرتر تعویض دماسنج را عقب می انداختیم ممکن بود از محل آن به بیرون فوران کند. یک مورد دیگر را هم باید درباره مواد بدانید. شاید متوجه شوید که یک ماده جدید کار را بهتر انجام می دهد مثلا واشر گرافیتی در بویلر های چدنی به جای واشر پلاستیکی.

روان کاری

روان کاری شاید دومین فاکتور مهم در نگه داری پیش گیرانه باشد. در تجهیزات بزرگ، نمونه برداری و تست روغن یک نوع نگه داری پیش گویانه است. اطمینان از روان کاری مناسب تجهیزات یکی از وظایف اپراتور است. با افزایش مصرف روان کارهای مصنوعی، کار پیچیده تر می شود. این نوع روغن ها می توانند صرفه جویی زیادی در هزینه ها حاصل کنند. از طرف دیگر اضافه کردن روغن اشتباهی به کارتر می تواند فورا موجب آسیب دیدگی دستگاه گردد، چون دو نوع روغن با هم سازگار نیستند، و می توانند در صورت استفاده بجای هم مشکل ساز باشند.

نگه داری یک نمودار روان کاری به روز که همه چیز را در دو واحد پوشش می دهد، بسیار مهم است. انجام روان کاری مطابق برنامه ریزی می تواند در طولانی مدت، صرفه جوبی خوبی در زمان داشته باشد.

تداوم کارکرد نیز یک فاکتور دخیل است و دستگاه هایی که زیاد خاموش و روشن می شود بیش تر نیازمند روان کاری هستند. سرد و گرم شدن مداوم یاتاقان موجب انقباض و انبساط روان کار و اختلاط هوا و رطوبت با آن می شود که نتیجه ی آن افت کیفیت روغن و آسیب دیدن یاتاقان است. سیستم هایی که با روغن روان کاری می شوند نیازمند تعویض منظم روغن هستند.

کریس کاری بیش از حد باعث خراب شدن دستگاه می شود زیرا گریس اضافی، هم باعث استهلاک بیش تر دستگاه شده و هم از نفوذ هوای خنک جلوگیری می کند.

مشکل دیگری که دیده می شود، عدم تمییزکاری محل گیریس خور، قبل از تزریق گریس تازه است.

عایق کاری

عایق کاری از آن فاکتورهایی است که به هر دلیل آن گونه که باید به آن پرداخته نمی شود. هر صحبتی درباره عایق کاری نگرانی را در مورد آزبست که هوا را آلوده می کند، افزایش می دهد. واحدهایی که از چنین عیق هایی استفاده کرده اند، باید هزینه ی بالایی برای تعویض آنها صرف کنند. ولی برخی هم آن ها را روکش کرده اند. اگر واحد شما جزو دسته دوم است نگهداری آن جزو اولویت ها است. باید تا جای ممکن از خراب شدن روکش جلوگیری کرده و بازرسی های دائمی و کارآمد از آن ها انجام دهید.

وقتی نیاز به دسترسی به وسیله ای دارید که با عایق آزبستی پوشانده شده باشد، باید کارفرما را مطلع کنید تا فرد ماهری را مامور این کار کند.قوانین حوزه عایق های آزبستی اجازه تخلیه مقدار کم آن را بدون کنترل های سازمان محیط زیست می دهد و می توانید برای این کار آموزش ببینید ./ در این صورت از قوانین پیروی کنید. در صورتی که می بینید این کار اصولی انجام نمی شود باید اعتراض کنید، چون در صورت تنفس گرد آن دچار مشکلات حادی خواهید شد. پس از اتمام کار حتم آزبست را پوشانده و ثبت کنید .وقتی عایق برای عملیات تعمیر یا نگهداری خارج شد حتما آن را در جای خود نصب کنید . تکه های آزبست که روی  زمین ریخته شده باشد ،کاملا جمع آوری گردد، چون ممکن است پراکندده شوند . این کار نه تنها اتلاف انرژی است ، بلکه بسیار خطرناک هم هست .

من در واحدهایی بودم که عایق های آن کنده شده بود و آن ها پیشنهاد مرا برای تعمیر آن ها پشت گوش انداختند. خطر آنجایی است که آزبست سقوط کرده و با کسی برخورد کند. چنین اتفاقی چندان هم غیر عادی نسیت . من پیشنهاد می کنم هرگز عایق کاری ای را که شامل بست زدن به ASJ است ، قبول نکنند چون بخاطر پوسیده شدن ، دوام نخواهد کرد.حتا کوچک ترین عایق لوله باید با ورق گالوانیزه پوشانده شود.برای افزایش طول عمر می توانید یک لایه برزنتی هم روی آن بکشید.

در فضای باز و جاهایی که ممکن است ، افراد چیزهایی را که حمل می کنند ، به آن بزنند مثل نردبان ، پوشش آلمینیوم چین دار نیز باید دور آن پیچیده شود. لوله های گرم مشکل دیگری هم دارند . لوله منبسط می شود اما عایق نه. در این شرایط اگر هوا سرد باشد ممکن است از بعد طولی منقبض شود. در عایق بندی طولانی سعی کنید بدون خراب کردآن تا جای ممکن عایق را متراکم کنید و سپس ماده جدید را هم تا جای ممکن متراکم کرده و نصب کنید. پوشش ها باید با حداقل اوریب آن تا جای ممکن عایق را متراکم کنید و سپس ماده جدید را هم تا جای ممکن متراکم کرده و نصب کنید. پوشش ها باید با حداقل اوریب   3in در فضای آزاد بوده و درز طولی آن همیشه باید به طرف داخل برگشته باشد تا آب در آت نفوذ نکند . در خطوط عمودی نیز از این خاصیت اطمینان حاصل کنید. سعی کنید این مسئله را در داخل فضای بسته هم رعایت کنید.

سطوح سطح بزرگ مستلزم نصب عایق هایی هستند که خار داشته وتوسط واشرهای مخصوصی عایق را جفت کرده و نگه می دارد. برای سطوح این عایق ها نیز باید از برزنت با روکش آلومینیومی استفاده کنید. پس از انجام عملیات تعمیرات باید محدوده عایق ها را به درستی در جای خود نصب کنید.

اگر عایق خیس شود چه باید کرد؟ اگر رطوبت به قدری باشد که عایق در هم فروبریزد، باید آن را تعویض کنید در غیر این صورت اجازه دهید کمی خشک شود . عایق خراب یا متراکم به عنوان بخشی از کار سالانه تمییزکاری تعویض گردد. درجایی که خسارت تکرار می شود باید تجدید نظری در مورد محافظت از عایق صورت بگیرد. مثلا ورق گالوانیزه پوشش آن را ضخیم تر بگیرید.

در مورد عایق هایی که روی لوله های حاوی مواد اشتعال زا هستند (مثل نفت کوره) بیش تر احتیاط کنید . ممکن است عایق آن راجذب کرده و در آینده مشکل ساز گردد. عایق در محوطه پمپ های سوخت ، صافی ها مشعل ها و لوازم از این دست باید به طور کامل پوشش آلومینیومی از روی لایه برزنتی روی عایق داشته باشد تا از نشتی و در معرض سوخت قرار گرفتن آن چلوگیری گردد.

بهره برداری از سیستم ها به سادگی روشن و خاموش کردن تجهیزات و باز و بسته کردن شیرها نیست. یک اپراتور نه تنها بهره برداری می کند بلکه قابلیت این کار را هم تضمین می کند این طرز کار بهره برداری است.

آیا به خاطر دارید که به شما گفتیم، مسئولیت نگهداری واحد به عهده اپراتور است. ممکن است به شما هر کاری اعم از جارو کشیدن تا سوار کردن توربین، ساده ترین کار تا پیچیده ترین محول شود. در یک واحد کوچک با تجهیزات کم ممکن است همه این کارها را خودتان به تنهایی انجام دهید. هر چه واحد بزرگتر می شود این امور به افراد دیگر نیز محول می شود. اما شما همچنان مسئولید تا این موارد تداخلی در بهره برداری ایمن و مداوم بویلر به مجود نیاورد.

هدف نگهداری، حفظ قابلیت اطمینان و کنترل هزینه ها است. ما عملکرد تجهیزات و سیستم های واحد بویلر را با محدود کردن یا پیش گیری از سایش، ارتعاش، خوردگی، اکسیداسیون، فرسایش و از کارافتادگی تضمین می کنیم. نگهداری مناسب، از خرابی تجهیزاتی که هزینه تعمیر بالایی دارند پیش گیری می کند. نگهداری شامل فعالیت های زیادی است که مهمترین آنها انجام نظارت و تست توسط اگراتور است.

روشهای نگهداری متعددی وجود دارد و بر خلاف بسیاری عقاید هر کدام جایگاه خود را دارد. شما بسته به میزان قابلیت اطمینان قابل استطاعت و مورد نیازتان روش نگهداری را انتخاب می کنید. روش های نگهداری در سه گروه اصلی نگهداری پس از خرابی، نگهداری پیش گیرانه و نگهداری پیش گویانه طبقه بندی می شود که هر روش باید در نگهداری واحد شما به کار گرفته شود.

موارد متعددی وجود دارد که تا از کار افتادن وسیله از کنار آن می گذرید. این همان نگهداری پس از خرابی است که مصداق آن لامپ های حبابی، چاهک پمپ ها و غیره است و هزینه آن کم و آسان است و وقت گذاشتن برای نگهداری آن بیهوده است.

الزامات نگهداری متغیر است اما باید برای تلفات، توجیه اقتصادی داشته باشد. شما مبلغ قابل توجهی برای روانکاری موتور یک فن خنک کن کوچک هزینه نمیکنید زیرا هزینه تعویض آن کمتر از هزینه انجام امور نگهداری است. از طرف دیگر روانکاری توربین بخار شامل آزمایش روغن و عملکرد تجهیزاتی است که به طور مداوم روغن را تصفیه می کنند زیرا بروز خرابی هزینه های قابل ملاحظه ای را تحمیل می کند.

قیمت پمپ تغذیهHP  2/1 برای بویلر گرمایشی کوچک در مقایسه با نگهداری پس از خرابی قابل اغماض نیست. یک پمپ تغذیه 2000HP در واحد بویلر فوق بحرانی دارای حسگرهای ارتعاشی و دمایی در هر یاتاقان، حسگر سرعت، فشار مکش و تخلیه و دبی سنج می باشد.

بین همه آنها همه نوع تغییری در نظارت ونگهداری وجود دارد اما اکثر آنها روی مهارت و تخصص اپراتور بویلر حساب می کنند.

هر بار که به پمپ های تغذیه واحد نگاه کرده و گوش می دهید به وضعیت آن توجه کرده و به دنبال علائم ارتعاش یا نشت از شفت هستید و احتمالا محفظه یاتاقان های موتور و پمپ را بررسی می کنید تا دمای آن را کنترل کنید که این همان نگهداری پیش گویانه است. وقتی روغن یا گریس را به یاتاقان ها اضافه می کنید نگهداری پیش گیرانه انجام می دهید.

نگهدار پس از خرابی معمولا هزینه ای ندارد چون عموما هیچ کاری برای جلوگیری از خرابی انجام نمیدهید. نگهداری پیش گویانه و پیش گیرانه، صرف تلاش و لوازم از جانب یک سرمایه گذار برای قابلیت اطمینان به شمار میرود. مقدار متفاوت کار انجام شده برای فعالیت های مذکور وابسته به هزینه خرابی و نگهداری و احتمال خرابی است.

تنها هشدار این است که برخی تجهیزات مستهلک می شوند. باید در مورد وضعیت چیزی که به طور عادی نیازمند نگهداری پس از خرابی است اما میتوانست غیر قابل جایگزینی باشد و هزینه هنگفتی را در صورت عدم مراقبت تحمیل کند فکر کرد. یک مثال ساده، پیچ مخصوص کنترل سرعت توربین است که ممکن است به راحتی جایگزین شود اما از دست رفتن آن می تواند باعث خوابیدن چند ساعته توربین شود. نگهداری پیش گیرانه طبق جدول مشخصی انجام می گیرد تا از بروز خسارت در دستگاه یا سیستم پیشگیری کند. تصفیه آب و روانکاری دونمونه کار پیش گیرانه مهم در واحد بویلر است. این کارها با جلوگیری از بروز خوردگی، رسوب گذاری و اصطکاک، از خرابی پیش گیری می کنند. عملکرد مناسب برخی سیستمها را نیز می توان نگهداری پیش گیرانه نامید زیرا با کنترل سرعت از بروز خرابی جلوگیری می کنند.

تصفیه مناسب آب از خرابی های پر هزینه و فاجعه بار پیش گیری می کند و احتمال چنین خرابی هایی در صورت چشم پوشی از تصفیه آب به نگرانی مهم واحد تبدیل می شود. این مسئله نیازمند توجه بیشتری است که در فصل مربوطه به آن بیشتر خواهیم پرداخت. نگهداری پیش گویانه شامل نظارت و انجام تست هایی برای شناخت اشکالاتی است که در صورت عدم توجه باعث خرابی خواهد شد. بازرسی های سالانه بویلرهای بخارو سایر تجهیزات برای تشخیص وجود رسوب، خوردگی، ارتعاش، سایش، ترک و سایر مشکلات به منظور جلوگیری از بروز خرابی انجام می شود. البته وسیله ای که بهترین سرمایه گذاری در نگهداری پیش گویانه به شمار می رود گوش اپراتور است. اپراتور اشکالات نشان دهنده خرابی قریب الوقوع را فهمیده و برای جلوگیری از آن واکنش نشان می دهد. او تغییرات صدا، ارتعاش و دما را که نیازمند سرمایه گذاری قابل ملاحظه در تجهیزات تست و نظارت است به راحتی با لمس کردن می فهمد. مشارکت دائمی اپراتور بویلر یک سرمایه گذاری در نگهداری پیش گویانه است که عدم خرابی اساسی تجهیزات را تضمین میکند. همچنین این اپراتور بویلر است که نگهداری اصلی تصفیه آب را به عهده دارد. تا زمانی که شما در صدر برنامه نگهداری قرار دارید در اکثر واحدها شما کسی هستید که در صورت بروز خرابی سینه سپر می کند، داشتن برنامه نگهداری توسط صدا پخش کن ضروری کار شماست، تکرار آنچه در این بخش د رمورد سند سازی گفتیم این است که اگر کار شما مستند نباشد نمیتوانید ثابت کنید که همه کارها را به صورت محتاطانه و مستدل به منظور پیش گیری از خرابی انجام داده اید. ممکن است شما روغن کمپرسوری را یک هفته قبل از خرابی تعویض کرده اید اما بدون سند مبین این امر متقاعد کردن کسی مبنی بر این که شما وظیفه خود را انجام داده اید بسیار مشکل است. همچنین به خاطر سپردن همه موارد نیز ممکن نیست؛ پس یک برنامه نگهداری مستند به عنوان یک یادآوری عالی به کار می آید. برنامه وثبت کارهای انجام شده بهترین مدرک برای اثبات این است که وظیفه خود را انجام داده اید و خرابی، مناسبتی با عملکرد شما ندارد. اگر شما برنامه ریزی کاری خوبی داشته و عملیات نگهداری را نیز به خوبی اجرا کنید، دچار خرابی تجهیزات نخواهید شد. هر تجهیزی که نیازمند نگهداری پیش گیرانه یا پیش گویانه است باید دارای برنامه ریزی هم باشد که شما باید آن را تهیه کنید زیرا واحد شما منحصر به فرد است.

بهترین مورد برای شروع کار روی برنامه، دستور العمل های بهره برداری و نگهداری است. من دعوت شدم تا در مورد سومین انفجار بویلر یک واحد در طی چند ماه تحقیق کنم و فهمیدم که آنها هرکز با وجود توصیه سازنده مبنی برتعویض سالانه لامپهای الکترونی اسکنر های شعله ماورای بنفش این کار را نکرده اند. سه بویلر به شدت تخریب شده بودند آن هم فقط به خاطر این که هیچ کس چند لامپ الکترونی چند دلاری را تعویض نکرده بود. البته آن ها اسکنر های شعله خودرس(بررسی خودکار) بودند.

هوای محیط مسکونی باید در حرکت باشد، در غیر این صورت به سکون کامل و ایجاد لایه های حرارتی منجر می شود. هوای گرم تمایل به صعود و هوای سرد میل به فرود دارد. در اتاقی که هوا عمدا به حرکت در نیاید، بزودی حرکت آن متوقف شده و به سکون میرسد. بعلاوه بر حسب درجه حرارت ارتفاعات مختلف اتاق به لایه های جدا تقسیم می شود.

به جدول شکل 7 مراجعه کنید.

 

به خاطر این سکون و لایه بندی که در هوای اتاق پیش می آید، نصب ترموستاتها و کنترل کننده های رطوبت در ارتفاع صحیح اهمیت زیادی دارد. از طرفی این سکون و لایه بندی سبب تجمع دود و غبار در لایه ها می شود.

متاسفانه بعضی از شبکه های ورود هوای تازه طوری و در محلی نصب می شوند که هوا فقط در قسمتهای بخصوصی از اتاق حرکت کرده و در بقیه قسمتها بحالت سکون در می آید. مشکل دیگر، مزاحمت اثاثیه و مبلمان اتاق در امر حرکت هوا است، به این دلیل و برای ایجاد امکان سرعت ورودی بیشتر، شبکه های حامل هوای مطبوع در ارتفاعات اتاق(6 فوت به بالا) و گاهی سقف نصب می شوند. بالا بودن محل نصب شبکه ها ، ایجاب می کند که نمایی خوش منظر و زیبا داشته، یا اینکه پوشیده و دور از چشم باشند. شبکه ای که در شکل 8 دیده می شود شبکه ای سقفی است که به شبکه مخلوط کن نیز معروف است. زیرا به خاطر طرح خاص آن کار مخلوط شدن مقداری از هوای اتاق با هوای تازه را تسریع می کند.

اساس کار این نوع شبکه در شکل 9  نشان داده شده است.