🔧 تعریف مهندسی چیلر گلیکول

چیلر گلیکول یک سیستم سرمایشی است که به‌جای استفاده از آب خالص، از محلول دوفازی آب–گلیکول

به عنوان سیال ثانویه استفاده می‌کند. گلیکول باعث کاهش نقطه انجماد می‌شود و

ظرفیت انتقال حرارت، ویسکوزیته، هد پمپ و راندمان کلی سیستم را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد.

به‌صورت مهندسی:

Chiller + Glycol Solution = Secondary Refrigeration Loop
که نقطه انجماد پایین + حفاظت خوردگی + پایداری هیدرولیکی فراهم می‌کند.

🔍 چرا در مهندسی سرمایش از گلیکول استفاده می‌شود؟

1) کاهش نقطه انجماد (Freezing Point Depression)

گلیکول در آب باعث ایجاد اختلال در ساختار کریستالی یخ می‌شود.
بنابراین برای رسیدن به دمای ۱۰- درجه معمولاً حدود ۳۰–35٪ گلیکول نیاز است.

2) پایداری هیدرولیکی و جلوگیری از کاویتاسیون

در سیستم‌های سرمایش زیر صفر، اگر آب خالص استفاده شود:

• احتمال فریز شدن اواپراتور

• انسداد جریان

• ترک خوردن لوله‌ها

• کاویتاسیون پمپ‌ها
  بسیار زیاد می‌شود.

گلیکول با کاهش نقطه انجماد، عملکرد پیوسته و امن پمپ‌ها و مبدل‌ها را تضمین می‌کند.

3) افزایش ضریب انتقال حرارت کلی (U) – (به‌صورت کنترل‌شده)

در غلظت‌های پایین (۲۰ تا ۳۰٪)، گلیکول موجب:

• جلوگیری از رسوب

• پایدارسازی جریان
  در نتیجه U افزایش می‌یابد.
  اما در غلظت بالا (>50%)، ویسکوزیته زیاد شده و U کاهش می‌یابد؛ بنابراین طراحی باید روی نقطه بهینه انجام شود.

⚙️ اجزای اصلی یک چیلر گلیکول

ساختار کلی شامل دو مدار است:

🔵 1) مدار اولیه (Primary Loop – Refrigerant Loop):

• کمپرسور

• کندانسور

• شیر انبساط

• اواپراتور

این مدار با مبرد (R134a, R410a, R404a و...) کار می‌کند.

🔴 2) مدار ثانویه (Secondary Loop – Glycol Loop):

• سیال: محلول آب–گلیکول

• پمپ سیرکولاسیون

• مبدل حرارتی یا اواپراتور غوطه‌ور

• مخزن بافر

• لوله‌کشی عایق‌شده

این مدار حرارت را از بار سرمایی گرفته و به اواپراتور انتقال می‌دهد.

📉 تحلیل عملکرد حرارتی

ظرفیت سرمایش به صورت زیر تعریف می‌شود:

Q=m˙⋅Cp​⋅ΔT

با افزایش درصد گلیکول:

• Cp کاهش می‌یابد

• ویسکوزیته افزایش می‌یابد

• بنابراین برای ظرفیت برابر، باید دبی (ṁ) یا ΔT افزایش یابد.

یعنی:

در سیستم‌های گلیکولی، پمپ بزرگ‌تر و توان مصرفی بیشتر مورد نیاز است.

📈 طراحی صحیح درصد گلیکول

بسته به دمای خروجی چیلر:

طراح نباید بیش از نیاز گلیکول اضافه کند؛ زیرا:

• افت فشار افزایش می‌یابد

• توان پمپ بالا می‌رود

• راندمان پایین می‌آید

🏭 کاربردهای مهندسی چیلرهای گلیکول

■ Cooling Process / Industrial Process Cooling

■ سردخانه و تونل انجماد

مدار ثانویه گلیکولی اجازه می‌دهد سردخانه‌ها تا دماهای ۳۰- بدون استفاده مستقیم از مبرد کار کنند.

■ مواد غذایی و نوشیدنی – مخازن تخمیر

کنترل دقیق دما به:

±0.5°C\pm 0.5°C±0.5°C

نیاز دارد که چیلر گلیکول این امکان را می‌دهد.

■ تجهیزات پزشکی و دارویی

پایداری دما، جلوگیری از شوک حرارتی و کنترل راکتورها.

■ HVAC در مناطق سردسیر

استفاده در برج‌های خنک‌کننده، بویلرها و هواسازها برای جلوگیری از یخ‌زدگی لوله‌ها.

⚠️ ملاحظات طراحی (Critical Design Parameters)

1. افت فشار مدار گلیکول

2. اندازه پمپ (NPSH، هد، دبی)

3. ویسکوزیته محلول در دمای عملیاتی

4. تعیین دمای Freeze vs Burst

5. انتخاب material compatible

6. انتخاب صحیح نوع گلیکول (EG یا PG)

7. عایق‌کاری کامل جهت جلوگیری از کندانس