پکیج تبریدی

سیستم‌های تبریدی به صورت متداول در صنایع فرایندی مربوط به گاز طبیعی و صنایع وابسته پالایشگاهی و پتروشیمیایی جهت خنک سازی انوع سیال‌های فرایندی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به عنوان مثال می‌توان از فرایندهای NGL، بازیابی LPG و کنترل نقطه شبنم ترکیبات هیدرکربنی و تأسیسات LNG نام برد. به طور کلی انتخاب سیستم‌های تبریدی بر اساس دمای مورد نیاز، در دسترس بودن، مباحث اقتصادی و نیز تجربیات پیشین صورت می‌گیرد. به عنوان مثال در تاسیسات فرآوری گاز طبیعی، از اتان و پروپا ن استفاده می‌گردد در حالی که در واحدهای اولفین، اتیلن و پروپیلن مورد استفاده قرار خواهند گرفت. پروپان و پروپیلن در تاسیسات آمونیاک به علت احتمال آلودگی مناسب نمی‌باشند و در این تأسیسات از آمونیاک به عنوان سیال مبرد استفاده می‌گردد.

پکیج تبریدی یا چیلر، تجهیزی می‌باشد که به منظور خنک سازی سیال گرم مورد استفاده قرار می‌گیرد. این خنک سازی می‌تواند مستقیم توسط گاز مبرد و یا یک سیال واسط که معمولاً آب و یا مخلوطی از آب و گلایکول می‌باشد صورت گیرد. از انواع سیکل‌های تبریدی می‌توان به سیکل تبرید جذبی و سیکل تبرید تراکمی اشاره نمود.

 با توجه به نمودار فشار- آنتالپی می‌توان سیکل تبرید تراکمی را به 4 مرحله زیر تفکیک نمود:

• Expansion یا شیر انبساط
• Evaporation یا تبخیر
• Compression یا تراکم
• Condensation یا مایع سازی

مراحل ذکر شده در بالا را می‌توان مانند آنچه در شکل 1 آمده است نشان داد:

• مرحله انبساط

نقطه شروع سیکل تبرید در دسترس بودن مایع تبرید می‌باشد. نقطه A، در شکل 1 نشان دهنده نقطه حباب مایع در فشار اشباع، P_A و آنتالپی h_LA می‌باشد. در مرحله انبساط، دما و فشار تا P_B، به واسطه عبور مایع از شیر کترل و وقوع پدیده تبخیر ناگهانی یا Flashing کاهش می‌یابد. فشار پایین P_B توسط تعیین دمای مبرد T_B تعیین می‌گردد ( نقطه B).

• مرحله تبخیر

بخار تولید شده در فرآیند انبساط (A-B) هیچگونه سرد سازی برای فرآیند، ایجاد نخواهد کرد. فرآیند سرد سازی در یک مبدل حرارتی به نام تبخیر کننده رخ می‌دهد و گرما از سیال گرم به سیال سرد منتقل خواهد. همانگونه در شکل 1 نشان داده شده است این فرآیند در دما و فشار ثابت (B-C ) رخ می‌دهد. بنابراین آنتالپی بخار در نقطه C، برابر h_VB می‌باشد. این مرحله به نام چیلر نیز نامگذاری می‌گردد چرا که سرد سازی سیال فرآیندی در این مرحله صورت می‌گیرد.

• مرحله تراکم

 بخار مبرد خروجی از تبخیر کننده (چیلر) در نقطه بخار اشباع P_C قرار دارد که دما و آنتالپی اشباع متناظر آن برابر T_C و h_VB می‌باشد. مطابق شکل 1 آنتروپی در این نقطه برابر S_C می‌باشد. بخارات مبرد به صورت آیزنتروپیک تا فشار P_A متراکم می‌گردد. این فرآیند در طول خط C-D در شکل 1 نشان داده شده است. قوای محرکه کمپرسور می‌تواند موتور الکتریکی، موتور احتراق داخلی، توربین و یا … باشد. در میان موارد ذکر شده استفاده از موتورهای الکتریکی نسبت به سایر موارد کاربرد بیشتری دارد. کمپرسورهای مورد استفاده در سیکل تبرید تراکمی می‌توان به نوع رفت و برگشتی (پیستونی)، اسکرو، اسکرال و گریز از مرکز اشاره کرد.

• مرحله مایع سازی

مبرد در حالت فوق داغ در فشار P_A و T_D از کمپرسور خارج شده ( نقطه D در شکل 1) و در فرآیند فشار ثابت ( تقریباً فشار ثابت) تا دما اشباع T_A خنک می‌گردد و بخار مبرد در دمای ثابت مایع می‌گردد. در طی این فرآیند باید تمامی گرماها و کار انجام شده در طی فرآیندهای تبخیر و تراکم باید از سیستم خارج گردند و سیکل تبرید با رسیدن مجدد به نقطه A تکمیل می‌گردد.