วันพุธที่ 21 กรกฎาคม พ.ศ. 2553

เครื่องทำความเย็นแบบดูดซึม (Vapour Absorbtion Chiller)

เครื่องทำความเย็นแบบดูดซึม (Vapour Absorbtion Chiller)
ในระบบทำความเย็นและระบบปรับอากาศเดิมที่ใช้กันมาจนถึงปัจจุบัน จะอาศัยหลักการของเครื่องกลด้วยระบบแบบอัดไอ ระบบดังกล่าวต้องการปริมาณพลังงานในรูปของพลังงานกลเพื่อไปขับเคลื่อนให้เกิดการทำงาน โดยผ่านทางเครื่องอัดน้ำยา (Compressor) ดังนั้นจึงได้มีการคิดค้นวิธีใหม่เพื่อลดการใช้พลังงาน ระบบดังกล่าวคือ “ระบบแบบดูดซึม” (Absorption) พลังงานที่ต้องการใช้ในระบบเพื่อให้เกิดการทำงานจะอยู่ในรูปของพลังงานความร้อนเป็นส่วนใหญ่ ระบบนี้นอกจากจะเป็นการประหยัดพลังงานแล้ว ยังช่วยป้องกันและรักษาสิ่งแวดล้อมอีกด้วย

หลักการทำงานของระบบทำความเย็นแบบดูดซึมเบื้องต้น

หลักการทำงานเบื้องต้นของระบบทำความเย็นแบบดูดซึม จะเริ่มต้นจากไอของสารทำความเย็นที่เกิดจากการเดือดในอิวาเพอร์เรเตอร์ (Evaporator) ที่อุณหภูมิ 5◦c และความดัน 6 mmHg ด้วยการดูดความร้อนจากสิ่งแวดล้อมเพื่อใช้เป็นความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอจะถูกดูดซึมด้วยสารดูดซึมผสมเป็นของเหลวในตัวดูดซึม (Absorber) จากนั้นจะถูกสูบโดยปั๊มเพื่อให้ความดันสูงขึ้นเป็น 72 mmHg ไปยังเจเนอเรเตอร์ (Generator) เพื่อรับความร้อนจากแหล่งกำเนิดในรูปแบบต่าง ๆ เช่น น้ำร้อน ไอน้ำ หรือไอความร้อนเหลือจากการเผาไหม้ที่มีอุณหภูมิสูงประมาณ 100 ◦c - 200 ◦c เพื่อทำให้สารทำความเย็นแยกออกจากสารดูดซึมไอน้ำจะมากลั่นตัวที่ตัวควบแน่น (Condenser) ที่อุณหภูมิประมาณ 40 ◦c - 50 ◦c และกลับเป็นของเหลว ส่วนสารดูดซึมที่แยกสารทำความเย็นออกมาแล้ว จะหมุนเวียนกลับมาใช้ใหม่ที่ตัวดูดซึม และความร้อนที่คายออกมาก็จะระบายสู่สิ่งแวดล้อม


ประเภทของระบบทำความเย็น

ในปัจจุบันระบบทำความเย็นแบบดูดซึมที่มีการผลิตออกมาสู่ผู้ใช้จะประกอบด้วย 2 ประเภท ได้แก่ :-

  1. ระบบทำความเย็นแบบดูดซึมขั้นเดียว (รูปที่ 2)
  2. ระบบทำความเย็นแบบดูดซึมสองขั้น (รูปที่ 3)
แหล่งพลังความร้อนดังที่กล่าวมาแล้วถึงรูปแบบพลังความร้อนที่นำมาใช้ในระบบ คือ ไอน้ำและน้ำร้อน ส่วนแหล่งพลังงานที่จะนำมาใช้เพื่อผลิตพลังงานในรูปแบบดังกล่าวจะมาจากหลายแหล่งต่าง ๆ ดังนี้ :-
  1. หม้อไอน้ำที่ใช้ในปัจจุบัน ที่ยังมีปริมาณไอน้ำเหลือเพียงพอ ที่จะนำมาใช้ในระบบนอกจากที่ใช้ในกระบวนการผลิตปกติ
  2. หม้อไอน้ำใหม่ที่มีการติดตั้งเพื่อนำมาใช้กับระบบทำความเย็นโดยเฉพาะ
  3. การนำความร้อนทิ้งกลับมาใช้ใหม่ (Waste Heat Recovery) จากก๊าซที่ปล่อยทิ้งไว้ระบบของเครื่องยนต์ก๊าซ หรือกังหันก๊าซ (Gas Engines or Gas Turbines) ระบบดังกล่าวมักจะใช้ในโรงงานไฟฟ้า คือ โรงงานอุตสาหกรรมที่ ติดตั้งระบบผลิตความร้อน และไฟฟ้าร่วม (Cogeneration)
  4. ไอน้ำความดันต่ำจากการปล่อยทิ้งของกังหันไอน้ำ (Steam Turbines)
  5. น้ำร้อนจากการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ หรือน้ำร้อนที่เหลือทิ้งจากขบวนการผลิต
ของเหลวที่ใช้ในระบบทำความเย็นแบบดูดซึมประกอบด้วยสารทำความเย็นและสารดูดซึมในปัจจุบันที่นิยมมาใช้สำหรับสารทำความเย็น คือ น้ำกลั่น ส่วนสารดูดซึม คือ ลิเธียมโบรไมด์ (LiBr)

ข้อเปรียบเทียบระหว่างระบบทำความเย็นแบบอัดไอและแบบดูดซึม


เมื่อเปรียบเทียบการทำงานของระบบทำความเย็น 2 แบบ ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน คือ แบบอัดไอ และแบบดูดซึมพบว่าระบบดูดซึมจำเป็นต้องใช้แหล่งความร้อนที่อุณหภูมิสูง เพื่อให้เพียงพอที่จะแยกสารความเย็นออกจากสารดูดซึมได้ ดังนั้นปริมาณพลังงานทีต้องการทำงาจึงมีปริมาณมากกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับระบบอัดไอ ดังแสดงในรูปที่ 4 ซึ่งเป็นการเปรียบเทียบการทำงานของระบบทำความเย็นทั้ง 2 ระบบ ปริมาณความร้อนส่วนนี้ในที่สุดก็จะถูกระบายออกที่ตัวควบแน่น ดังนั้นจึงทำให้เกิดการสูญเสียพลังงาน ดังนั้นเมื่อพิจารณาปริมาณความร้อนในเชิงเทอร์โมไดนามิกส์ของทั้ง 2 แบบแล้ว วิเคราะห์ค่าประสิทธิภาพ (COP) ก็จะพบว่าระบบดูดซึมจะมีประสิทธิภาพต่ำกว่าระบบอัดไอมาก คือ ระบบอัดไอจะมีค่า COP ประมาณ 3.5 ในขณะที่ระบบดูดซึมมีค่า COP ประมาณ 1.2 แต่ระบบดูดซึมจะมีข้อได้เปรียบกว่าระบบอัดไอในเรื่องของพลังงาน ซึ่งก็คือแหล่งพลังความร้อนสามารถใช้ร่วมกับระบบหรือกระบวนการผลิตอื่น ๆ ได้ตามที่ได้กล่าวมาแล้วในหัวข้อแหล่งพลังงานความร้อนและจะได้กล่าวต่อไปในหัวข้อจุดเด่นของระบบทำความเย็นแบบดูดซึม

จุดเด่นของระบบทำความเย็น

สำหรับจุดเด่นของระบบทำความเย็นแบบดูดซึม มีหัวข้อที่สำคัญ ดังนี้ :-
  1. การใช้พลังงานไฟฟ้าจะน้อยมากเมื่อเปรียบเทียบกับระบบอัดไอ เช่น เมื่อเปรียบเทียบกับแบบอัดไอชนิดหอยโข่งจะใช้พลังงาน ไฟฟ้าเพียง 3% - 5% เป็นต้น
  2. ไม่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยเฉพาะกับโซนในชั้นบรรยากาศ เนื่องจากสารทำความเย็นที่ใช้คือน้ำ ในขณะที่แบบอัดไอใช้ CFC
  3. มีการสั่นสะเทือนและเสียงดังในขณะปฏิบัติงานต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับระบบอัดไอ
  4. ค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุงต่ำ
  5. สามารถใช้ความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ประโยชน์จากที่ได้กล่าวมาแล้ว
  6. ระบบนี้สามารถเลือกที่จะให้ป้อนน้ำเย็นหรือน้ำร้อนได้ตามต้องการ
ที่มา โครงการลดต้นทุน SME

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น