سرمایش جذبی

سرمایش جذبی یا برودت جذبی به روشی برای تولید سرما گفته می‌شود که از یک منبع گرما (تولید شده از تابش خورشید، آب گرم کارخانه‌ها، شعلهٔ مستقیم) استفاده می‌نماید.

ترمودینامیک
موتور گرمایی کلاسیک کارنو
شاخه‌ها ترمودینامیک مکانیک آماری ترمودینامیک شیمیایی ترمودینامیک کوانتومی ترمودینامیک تعادلی / ترمودینامیک غیرتعادلی
قوانین قانون صفرم ترمودینامیک قانون اول ترمودینامیک قانون دوم ترمودینامیک قانون سوم ترمودینامیک
سامانه‌ها سامانه بسته تک‌افتاده حالت معادله حالت گاز ایده‌آل گاز حقیقی حالت ماده فاز (ماده) تعادل ترمودینامیکی حجم کنترل ابزارآلات فرآیندها فرایند هم‌فشار فرایند هم‌حجم فرایند هم‌دما فرایند بی‌دررو فرایند هم‌آنتروپی فرایند هم‌آنتالپی فرایند شبه‌تعادلی فرایند پلی تروپیک انبساط آزاد فرایند برگشت‌پذیر فرایند برگشت‌ناپذیر (ترمودینامیک) درون-بازگشت‌پذیر چرخه ترمودینامیکی ماشین گرمایی چرخه پمپ حرارتی و خنک‌ساز بازده گرمایی
خواص ترمودینامیکی Note: متغیرهای مزدوج (ترمودینامیک) in italics نمودارهای ترمودینامیکی خواص شدتی و مقداری توابع مسیر کار (ترمودینامیک) گرما تابع حالت دمای ترمودینامیکی / آنتروپی (مقدمه) فشار / Volume پتانسیل شیمیایی / تعداد ذره کیفیت بخار خواص کاهیده
خواص مواد پایگاه داده‌های خواص ظرفیت گرمایی  ${\displaystyle c=}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle \partial S}$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle \partial T}$ ضریب تراکم‌پذیری همدما  ${\displaystyle \beta =-}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial p}$ ضریب انبساط گرمایی  ${\displaystyle \alpha =}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial T}$
معادلات قضیه کارنو قضیه کلازیوس روابط بنیادین قانون گاز آرمانی روابط ماکسول (ترمودینامیک) روابط متقابل اونزاگر معادلات بریجمن جدول معادلات ترمودینامیکی
پتانسیل‌ها انرژی آزاد ترمودینامیکی آنتروپی آزاد انرژی درونی ${\displaystyle U(S,V)}$ آنتالپی ${\displaystyle H(S,p)=U+pV}$ انرژی آزاد هلمولتز ${\displaystyle A(T,V)=U-TS}$ انرژی آزاد گیبس ${\displaystyle G(T,p)=H-TS}$
تاریخچه فرهنگ تاریخچه پیشینه ترمودینامیک دیرینه آنتروپی قوانین گاز ماشین‌های "حرکت دائم" فلسفه فیزیک حرارتی و آماری آنتروپی (پیکان زمان) آنتروپی و زندگی Brownian ratchet شیطانک ماکسول پارادوکس مرگ گرما پارادوکس لوشمیت سینرژتیکس نظریات نظریه کالریک Theory of heat ویس ویوا ("نیروی زنده") معادل مکانیکی گرما توان (فیزیک) نشریات مهم "An Experimental Enquiry Concerning ... Heat" "درمورد تعادل مواد ناهمگن" "Reflections on the Motive Power of Fire" خط سیر زمانی ترمودینامیک ماشین‌های گرمایی هنر آموزش سطح ترمودینامیکی ماکسول انتروپی از جنبه انتشار انرژی
دانشمندان دانیل برنولی لودویگ بولتسمان نیکلا سعدی کارنو بنوآ پل امیل کلاپیرون رودلف کلاوزیوس کنستانتین کاراتئودوری پی‌یر دوهم جوسایا ویلارد گیبس هرمان فون هلمهولتز جیمز ژول جیمز کلرک ماکسول یولیوس روبرت فون مایر لارس اونزاگر ویلیام جان مک‌کورن رانکین جان اسمیتون گئورگ اشتال بنجامین تامسون ویلیام تامسون یوهان دیدریک وان در والس جان جیمز واترستون
سایر هسته‌زایی (شیمی) خودسامانی خودسازمان‌دهی ترتیب و درهم‌ریختگی
کتاب:ترمودینامیک رده:ترمودینامیک

یخچال جذب خانگی. 1. هیدروژن با آمونیاک مایع وارد لوله می‌شود. 2. آمونیاک و هیدروژن وارد محفظه داخلی می‌شوند. افزایش حجم باعث کاهش فشار جزئی آمونیاک مایع می‌شود. آمونیاک تبخیر می‌شود، گرما از آمونیاک مایع (ΔHVap) گرفته و دمای آن را کاهش می‌دهد. گرما از فضای گرمتر یخچال به سمت مایع سردتر جریان می‌یابد و باعث تبخیر بیشتر می‌شود. 3. آمونیاک و هیدروژن از محفظه داخلی برمی گردند، آمونیاک به جاذب برگشته و در آب حل می‌شود. هیدروژن برای بالا رفتن آزاد است. 4. تراکم گاز آمونیاک (خنک‌کننده غیرفعال). 5. گاز آمونیاک گرم. 6. عایق بندی و تقطیر گاز آمونیاک از آب. 7. منبع حرارت برقی. 8. ظرف جاذب (محلول آب و آمونیاک).

تصویر حرارتی یخچال جذبی خانگی از نوع قابل مقایسه با تصویری که در تصویر دارای برچسب بالا است. رنگ دمای نسبی را نشان می‌دهد: آبی = سرد، قرمز گرمترین است. منبع گرما (۷) کاملاً در بخش عایق بندی قرار دارد (۶).

سیستم جذبی پاشش آب

از یخچال‌های جذبی عموماً برای سرمایش مواد غذایی کاروان‌ها استفاده می‌گردد. از این روش همچنین می‌توان برای برودت ساختمان‌هایی که دارای منابع گرمایی ارزان قیمت هستند نیز استفاده نمود.

استانداردهای برودت جذبی توسط ANSI/AHRI standard 560-2000 ارائه شده‌است.[1]

اصول و روش کار

پایه کارکرد سیستم‌های سرمایش جذبی و تراکمی یکسان می‌باشد و هر دو با استفاده از دمای بخار بسیار پایین سرمابر کار می‌کنند، در هر دو نمونه مبرد جهت بخار شدن در فشار معین به اندازه گرمای نهان خود از محیط اطراف گرما را جذب می‌نماید و باعث خنک شدن آن می‌گردد. تفاوت اصلی این دو روش در تبدیل دوباره مبرد (سرمابر) گازی به حالت مایع جهت تکرار چرخه تبرید می‌باشد، سرمایش جذبی از روشی استفاده می‌نماید که بتواند با استفاده از حرارت این عمل را انجام دهد.

چرخه سرمایش جذبی را می‌توان به سه مرحله به شرح ذیل تقسیم نمود:

1. تبدیل مایع به بخار: سرمابر مایع در یک محیط با فشار نسبی پایین تبدیل به بخار می‌شود و محیط اطراف را خنک می‌نماید. به دلیل فشار پایین دمای بخار مبرد در حد مورد نیاز پایین می‌باشد.
2. سرمابر گازی توسط مایعی دیگر جذب می‌گردد. (به‌طور مثال جذب آب توسط لیتیوم بروماید)
3. محلول جذب‌کننده و سرمابر حرارت داده می‌شود که این عمل سبب بخار و جدا شدن مبرد از جذب‌کننده می‌شود. پس از این مرحله سرمابر وارد کندانسور شده و با از دست دادن حرارت خود جهت تکرار چرخه تبرید تبدیل به مایع می‌گردد.

در چرخه تبرید تراکمی با استفاده از یک انرژی خارجی مانند الکتریسیته فشار مبرد در کمپرسور افزایش می‌یابد و سبب می‌شود تا ضمن تبدیل مبرد به حالت مایع، دما آن نیز جهت تبادل گرمایی در کندانسور بالا رود و پس از پایین آمدن دمای آن با عبور از یک شیر انبساط به محیط کم فشار وارد می‌شود و با بخار شدن در محیط کم فشار آن را خنک نماید. مبرد بخار شده جهت تکرار چرخه مجدداً وارد کمپرسور می‌گردد.

تفاوت دیگر این دو چرخه تبرید در نوع مبرد می‌باشد در حالی که سیستم‌های تراکمی با HCFC و CFCها کار می‌کنند مبرد سیستم‌های جذبی آمونیاک و آب می‌باشد.

چیلر جذبی تک اثره (Single effect)

که خود به سه دسته چیلرهای چیلر جذبی تک اثره با تغذیه بخار، چیلر جذبی تک اثره با تغذیه آب داغ (دمای بالای ۱۰۰ درجه سانتیگراد) و تک اثره با تغذیه آب گرم (دمای زیر۱۰۰ درجه سانتیگراد) تقسیم می‌شوند که نحوه کار آن‌ها مشابه بوده و همگی دارای حداقل یک مولد حرارتی می‌باشند.

چیلر جذبی دو اثره (Double effect)

که به دو دسته چیلر جذبی دو اثره با تغذیه بخار و چیلر جذبی دو اثره با شعله مستقیم طبقه‌بندی می‌شوند. این چیلرها، جز نسل جدید چیلرهای جذبی بوده و دارای سیکل تبرید کاملتری نسبت به چیلرهای جذبی تک اثره‌است.

مقایسه چیلرهای جذبی و چیلرهای تراکمی

ضریب عملکرد (COP) چیلرهای جذبی و چیلرهای تراکمی به شرح زیر است:

• ضریب عملکرد چیلرهای جذبی تک اثره بین ۰٫۶ الی ۰٫۸ است.
• ضریب عملکرد چیلرهای جذبی دو اثره ۱ است.
• ضریب عملکرد چیلرهای تراکمی بین ۲ تا ۶٫۱ است.[2]

با توجه به راندمان حدود ۳۰ درصدی نیروگاه‌های فسیلی تولید برق (در ایران) و ضریب عملکرد چیلرهای جذبی و تراکمی، برای تولید مقدار مساوی سرمایش، چیلرهای جذبی ۷۱ درصد بیشتر از چیلرهای تراکمی منابع اولیهٔ انرژی مانند گاز یا نفت استفاده می‌کنند.[2] به همین دلیل استفاده از چیلرهای جذبی در مقایسه با چیلرهای تراکمی مقرون به صرفه نیست و در ایران به دلیل ارزان بودن غیرمتعارف گاز طبیعی در مقابل برق، استفاده از چیلرهای جذبی مقرون به صرفه است که البته با واقعی شدن قیمت گاز ایران هم به جمع دیگر کشورها خواهد پیوست.[2]

جستارهای وابسته

• تبرید تراکم-بخار
• یخچال خورشیدی
• تهویه مطبوع خورشیدی

منابع

1. PDF document for download at http://www.ahrinet.org/App_Content/ahri/files/standards%20pdfs/ANSI%20standards%20pdfs/ANSI%20ARI560-2000.pdf بایگانی‌شده در ۳۱ اکتبر ۲۰۱۲ توسط Wayback Machine
2. «مقایسهٔ عملکرد سیستم‌های سرمایش تراکمی و جذبی» (PDF). بایگانی‌شده از اصلی (PDF) در ۴ دسامبر ۲۰۱۴. دریافت‌شده در ۲۹ نوامبر ۲۰۱۴.