eco energy Logo LOGO شرکت کار و اندیشه (KOA) نماینده انحصاری محصولات اکو انرزی (eco energy) در ایران عرضه کننده چیلر های جذبی (absorption chiller) اکو انرژی شامل چیلر جذبی دو اثره شعله مستقیم ،چیلر جذبی گازسوز بازیافت ،چیلر جذبی دو اثره بخار ،چیلر جذبی تک اثره بخار ،چیلر جذبی تک مرحله ای آب گرم و ،چیلر جذبی دو مرحله ای آب گرم می باشد.

26 تیر 1398

لیتیوم بروماید و مواد ضد خوردگی در چیلرهای جذبی


 لیتیوم بروماید یا برومید لیتیوم یک نمک قلیایی است که از ترکیب شیمیایی برم و لیتیوم به دست می‌ آید. این نمک علاقه زیادی به واکنش داشته و مانند عمده نمک‌ ها پودری کریستالی و سفید رنگ است(شکل زیر). لیتیوم بروماید به واسطه واکنش‌ پذیری و قدرت جذب بالای رطوبت کاربردهای متفاوتی در صنایع مختلف دارد. در اوایل دهه 1900 لیتیوم بروماید برای تهیه ی داروهای خواب آور و مسکن به وفور استفاده می ‌شده است. ساخت باتری‌ های پربازده و الکترولیت میکرو باتری‌ها، صنایع عکاسی، در صنایع ارگانیک برای پروسس هیدروژن کلراید و بسط فیبرهای ارگانیک، دارو سازی و کشاورزی هم از دیگر کاربردهای لیتیوم بروماید به حساب می‌آیند. اما شاید به جرات بتوان گفت که مهم‌ ترین کاربرد لیتیوم بروماید در صنایع تهویه و تبرید است که در آن محلول لیتیوم بروماید در چیلرهای جذبی به عنوان جاذب برای تولید برودت استفاده می‌ شود. لیتیوم بروماید یک جاذب بسیار قوی بخار بوده و  قابلیت تنظیم رطوبت هوا را داراست.
 

ویژگی‌ های کلی لیتیوم بروماید در حالت پودر در جدول زیر ارائه شده است.

ویژگی لیتیوم بروماید

فرمول شیمیایی

LiBr

شکل ظاهری

سفید، پودری کریستالی

چگالی

3.464

دمای ذوب

549

دمای جوش

1265

محلول لیتیوم بروماید از اهمیت بسیار زیادی در چیلرهای جذبی برخوردار بوده و کارکرد درست، مطمئن و بازدهی مناسب چیلر به طور کامل به این محلول بستگی دارد تا جایی که می‌توان گفت که محلول لیتیوم بروماید برای چیلرهای جذبی مشابه خون برای انسان است. لازم به ذكر است كه این محلول جهت مصارف دیگر صنعتی نیز تولید می­ شود كه در صورت استفاده در چیلرهای جذبی ضمن افزایش احتمال كریستالیزه شدن، درصد خورندگی دستگاه را به شدت افزایش داده و عمر دستگاه را كم می نماید. به همین دلیل باید دقت داشت تا برای هر کاربری محلول لیتیوم بروماید مناسبی به کار برده شود تا با مشکلات مربوطه روبه رو نشویم. محلول لیتیوم بروماید مرسوم‌ ترین ماده مورد استفاده در چیلرهای جذبی است که هیچ رقیبی ندارند چرا که مواد دیگر به هیچ وجه ویژگی‌ های لیتیوم بروماید را نداشته و نمی‌ توانند به بازدهی که این ماده ارائه می‌ دهد برسند.

ویژگی محلول لیتیوم بروماید مورد نیاز بیش‌تر چیلرهای جذبی به شرح زیر است.

 

ردیف

نوع مواد اضافه شده

مقدار اضافه شده

خواص مواد

1

لیتیوم بروماید 55%

3 تا 4 لیتر به ازای هر تن تبرید

محلول جاذب

2

آب مقطر

1 لیتر به ازای هر تن تبرید

ماده مبرد

3

لیتیوم مولیبدات

حدود 1 هزارم محلول لیتیوم بروماید

ضد خوردگی

4

الکل اکتیل

حدود 4 هزارم محلول لیتیوم بروماید

مانع از کف کردن محلول لیتیوم بروماید در خلاء

 

محلول لیتیوم بروماید یک ماده غیر سمی بی‌ رنگ یا با رنگ زرد روشن است که در غلظت‌ های مختلف قابل تهیه می‌ باشد. در شکل زیر یک دبه محلول لیتیوم بروماید نشان داده شده است هر چند که ارائه لیتیوم بروماید در چنین دبه‌ هایی بسیار رایج است اما از ظرف‌ های دیگری هم برای ارائه لیتیوم بروماید بهره برده می‌ شود. 

 

کشورهای محدودی به صورت تجاری این محصول را ارائه می‌ دهند که از آن جمله می‌توان به ژاپن، آمریکا، چین، کره و هند اشاره کرد.

ماده ضد خورندگی در چیلرها:

محلول لیتیوم برماید دارای خاصیت خورندگی می­ باشد در صورت نفوذ هوا به داخل چیلر می­ تواند باعث خوردگی شدید سطوح آهنی و مسی داخل دستگاه گردد. این موضوع علاوه بر آلوده شدن محلول به ذرات معلق زنگ آهن، در موارد حاد ممکن است باعث سوراخ شدن بدنه دستگاه گردد. لذا با اضافه کردن مقدار کمی ماده ضد خورندگی به محلول، خاصیت خورندگی آن تقلیل یافته و یک لایه محافظ بر روی سطوح داخلی دستگاه ایجاد می­ گردد.
معمولا دو نوع ماده ضد خورندگی به محلول لیتیوم بروماید در چیلرها اضافه می گردد. تا حدود 10 سال پیش از لیتیوم كرومات به عنوان ماده ضد خورندگی در دستگاه‌ ها استفاده می‌ شد ولی در سال‌های اخیر به كاربردن کروم (Сr) در صنایع توسط سازمان‌ های بهداشت جهانی منع گردیده است و لذا در سال‌های اخیر استفاده از  (لیتیوم مولیبدات) به جای آن رایج شده‌ است. از جمله عوارض كرومات می‌توان به ایجاد سرطان خون و از بین رفتن غضروف در مجاری تنفسی مانند بینی و همچنین از بین رفتن غضروف گوش‌ ها و هر عضوی كه در مجاورت آن در دراز مدت باشد، اشاره كرد.
ماده ی ضد خورندگی در دستگاه به عنوان یک کاتالیزور عمل می­ نماید و براساس فرمول زیر باعث به وجود آمدن یک لایه Fروی سطوح آهنی دستگاه می­ گردد.
ماده ی ضد خورندگیL به تدریج در حین کارکرد دستگاه تجزیه می ­گردد و خاصیت اولیه خود را از دست می­ دهد. لذا می­ بایست مقدار آن در محلول لیتیوم برماید در ابتدای هر فصل و یا پس از 4000 ساعت کارکرد دستگاه اندازه­ گیری گردد و در محدوده مجاز قرار گیرد.
برای تعیین شرایط از نظر شیمیایی، محلول لیتیوم بروماید باید مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. نمونه ی برداشته شده از سیستم باید معرف شرایط محلول در تمام دستگاه باشد تا تزریق لیتیوم بروماید به سیستم، به درستی برآورده شود. نمونه ها می‌ توانند از نقاط مختلفی از دستگاه برداشته شوند. لیتیوم بروماید رقیق در نقطه ای یافت می‌ شود که آب جذب شده و برای گرم شدن به سوی تغلیظ کننده روانه می‌ شود. در برخی موارد، هنگام انجام تعمیرات و نگهداری سیستم، محلول موجود در سیستم تخلیه شده و در یک بشکه نگهداری می شود.
ضمنا قلیائیت محلول نیز از نظر خورندگی سطوح داخلی می­ بایست در محدوده ی استاندارد قرار گیرد که حداقل خوردگی سطوح داخلی تضمین گردد. حدود مجاز عوامل مختلف موثر در خوردگی بشرح زیر می­ باشند:

  • غلظت لیتیم مولیبداتدر محلول بین 80 ppm الی 200ppm
  • قلیائیت محلول 0.02-0.04N
  • ترکیبات آهن (Fe)50ppm
  • ترکیبات مس (Cu)50ppm

 

در طول سال مي بايست دقت گردد كه دستگاه در حالت خلاء باقي بماند و به هيچ وجه محلول ليتيم برومايد داخل دستگاه در مجاورت هوا قرار نگيرد. جهت تخليه ی ليتيم برومايد حتما از گازهاي بي اثر مانند ازت با فشار كم (حدود 2/0 تا 3/0 اتمسفر) استفاده گردد.

مشخصات محلول ليتيم برومايد استاندارد در مراحل مختلف كار دستگاه

سيكل برودتي

SINGLE EFFECT

مشخصات محلول اوليه

غلظت ليتيم برومايد (Li/Br)

53%

غلظت ليتيم كرومات (Li2/Cro4)

0.25 ~ 0.29%

قليائيت

0.003N ~ 0.007N

ميزان مجاز

غلظت ليتيم كرومات (Li2/Cro4)

حداقل 0.10 %

قليائيت

حداكثر 0.075N

Cu / Fe

حداكثر 50 ppm

پس از تنظيم محلول

غلظت ليتيم كرومات (Li2/Cro4)

0.16 %

قليائيت

0.005N

تذکر: حداقل يك بار درسال و در آغاز هر فصل گرما مي بايست محلول ليتيم برومايد دستگاه مورد ارزيابي شيميايي قرار گيرد.

چگونگی نمونه برداري؟

در هنگام کارکرد چیلر جذبی، به راحتی می‌ توان محلول رقيق را از طريق شير نمونه برداري كه در خروجي پمپ محلول (Solution Pump) تعبيه گرديده است، برداشت. اما در زماني كه امكان روشــن نمــودن دستــگاه وجــــود نداشته باشد نيز مي‌ توان با تزريق ازت خشك با حداكثر فشار 3/0 اتمسفر (يا 4.5 psi ) از طريق شير فوق الذكر نمونه برداري نمود. جهت ارزيابي شيميايي محلول معمولا ‌500 cc نمونه كافي مي‌ باشد.

موادي كه مي بايست مورد آناليز قرار گيرند.

  • غلظت وزني ليتيم برومايد (Li/Br)
  • غلظت وزني ليتيم كرومات (Li2/Cro4)
  • قليائيت محلول
  • در صورتي كه محلول كدر به نظر برسد و شفاف نباشد، درصد تركيبات آهني و مسي آن نيز مي بايست مورد آزمايش قرار گيرند.

چیلرهای جذبی انواع مختلفی دارند ولی تقریبا در تمام انواع چیلرهای جذبی رایج در صنعت تهیه و تبرید از محلول لیتیوم بروماید بهره برده می‌ شود. برای آشنایی بیش‌ تر در زیر توضیحی مختصر درباره سیکل کاری یکی از انواع چیلر جذبی با عنوان چیلر جذبی یک مرحله‌ای آب گرم ارائه شده است.

 

عملکرد سیکل چیلر جذبی یک مرحله ای آب گرم:

در دستگاه جذبی تک اثره، آب به عنوان مبرد و لیتیم بروماید به عنوان جاذب عمل می‌ نماید. محلول غلیظ لیتیم بروماید و آب در قسمت ژنراتور با کسب حرارت از آب گرم به جوشش درآمده و بخار آب حاصله پس از عبور از بخش جدا کننده ضمن تماس با لوله های سرد قسمت کندانسور که توسط آب برج خنک کننده خنک می‌ شوند، به قطرات آب تبدیل می‌ گردد. آب خالص ایجاد شده به قسمت اواپراتور رفته و توسط یک دستگاه پمپ بسته از نازل‌ های مخصوص بر روی لوله های فین‌ دار اواپراتور که از داخل آن‌ها آب سرد  تهویه مطبوع عبور می‌ کند، اسپری می‌ شود. آب اسپری شده با گرفتن گرما از آب تهویه مطبوع باعث ضمن تبخیر شدن باعث سرد شدن آب داخل لوله‌ ها می‌ گردد . بخار آب حاصله وارد محفظه جاذب شده و با محلول لیتیم بروماید غلیظ شده که از بخش ژنراتور  به این قسمت آمده است در تماس قرار می‌ گیرد. در این شرایط بخار آب، جذب این محلول شده و مجددا به قسمت ژنراتور وارد می‌ گردد. با تکرار این سیکل است که چیلر جذبی قادر خواهد بود تا سرمایش تولید کند.