એમોનિયા રેફ્રિજરેશન સિસ્ટમ શું છે?

એમોનિયા રેફ્રિજરેશન સિસ્ટમ શું છે?

એમોનિયા રેફ્રિજરેશન સિસ્ટમ એ એક ઔદ્યોગિક રેફ્રિજરેશન સિસ્ટમ છે જે રેફ્રિજરેન્ટ તરીકે એમોનિયા (NH₃) નો ઉપયોગ કરે છે. તે સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરે છે કે એમોનિયા બાષ્પીભવન દરમિયાન મોટી માત્રામાં ગરમી શોષી લે છે જેથી નીચા તાપમાનની જરૂર હોય તેવી ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ (જેમ કે ખોરાક ઠંડું પાડવું, રેફ્રિજરેશન, રાસાયણિક ઉત્પાદન, બરફના રમતગમતના સ્થળો, વગેરે) માટે ઠંડક પૂરી પાડી શકાય.

તેની ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, આર્થિક પ્રકૃતિ અને તે ઓઝોન સ્તરને નુકસાન પહોંચાડતું નથી તે હકીકતને કારણે (ODP = 0), મોટા પાયે ઔદ્યોગિક અને વ્યાપારી રેફ્રિજરેશનના ક્ષેત્રોમાં એમોનિયા પસંદગીનું રેફ્રિજરેન્ટ છે.

મુખ્ય કાર્ય સિદ્ધાંત (સિંગલ-સ્ટેજ કમ્પ્રેશન રેફ્રિજરેશન ચક્ર)

એમોનિયા કૂલિંગ સિસ્ટમનું સંચાલન મૂળભૂત વરાળ સંકોચન રેફ્રિજરેશન ચક્રને અનુસરે છે, જેમાં મુખ્યત્વે ચાર પ્રક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે:

સંકોચન: નીચા તાપમાન અને નીચા દબાણ પર એમોનિયા વરાળ કોમ્પ્રેસર દ્વારા ખેંચાય છે અને સંકુચિત થાય છે, જે ઊંચા તાપમાન અને ઉચ્ચ દબાણ પર સુપરહીટેડ વરાળમાં ફેરવાય છે.

ઘનીકરણ: ઊંચા તાપમાન અને ઊંચા દબાણ પર એમોનિયા વરાળ કન્ડેન્સરમાં પ્રવેશ કરે છે, જ્યાં તેને પાણી અથવા હવા ઠંડુ કરીને ઠંડુ કરવામાં આવે છે, ગરમી મુક્ત થાય છે અને ઉચ્ચ-દબાણ, સામાન્ય-તાપમાન એમોનિયા પ્રવાહીમાં ઘનીકરણ થાય છે.

થ્રોટલિંગ: ઉચ્ચ-દબાણવાળા એમોનિયા પ્રવાહી થ્રોટલિંગ વાલ્વ (જેમ કે વિસ્તરણ વાલ્વ)માંથી પસાર થાય છે, અને દબાણ ઝડપથી ઘટી જાય છે. કેટલાક પ્રવાહીનું બાષ્પીભવન થાય છે, જે નીચા-તાપમાન અને ઓછા-દબાણવાળા વરાળ અને પ્રવાહીના મિશ્રણમાં ફેરવાય છે.

બાષ્પીભવન: નીચા-તાપમાનવાળા એમોનિયા બાષ્પીભવકમાં પ્રવેશ કરે છે (જેમ કે કૂલિંગ ફેન અથવા હીટ એક્સ્ચેન્જર), ઠંડી જગ્યા (કોલ્ડ સ્ટોરેજ) માંથી ગરમી શોષી લે છે, અને સંપૂર્ણપણે નીચા-તાપમાન અને ઓછા દબાણવાળા વરાળમાં બાષ્પીભવન થાય છે. આ વરાળ પછી કોમ્પ્રેસર દ્વારા ફરીથી બનાવવામાં આવે છે અને ચક્ર પૂર્ણ કરે છે.

સરળ સામ્યતા: જેમ માનવ શરીર ઠંડુ થવા માટે પરસેવો પાડે છે, તેમ જ્યારે પરસેવો (એમોનિયા દ્રાવણ) બાષ્પીભવન થાય છે, ત્યારે તે ત્વચા (ઠંડો ભાગ) માંથી ગરમી શોષી લે છે, જેનાથી ત્વચા ઠંડી અનુભવે છે.

મુખ્ય ઘટકો

કોમ્પ્રેસર: સિસ્ટમનું "હૃદય". સામાન્ય પ્રકારોમાં પિસ્ટન, સ્ક્રુ અને સેન્ટ્રીફ્યુગલનો સમાવેશ થાય છે. સ્ક્રુ કોમ્પ્રેસર તેમની ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને લવચીક ક્ષમતા ગોઠવણને કારણે આધુનિક મધ્યમ અને મોટા કદની સિસ્ટમોમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાય છે.

કન્ડેન્સર: સિસ્ટમનું "હીટ એક્સ્ચેન્જર". તે કોમ્પ્રેસ્ડ એમોનિયા ગેસમાંથી ગરમી દૂર કરે છે. તેને વોટર-કૂલ્ડ પ્રકાર (ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, કૂલિંગ ટાવરની જરૂર છે) અને ઇવેપોરેટિવ કૂલિંગ પ્રકાર (પાણી બચાવનાર, વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતું) માં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.

થ્રોટલ ડિવાઇસ: જેમ કે એક્સપાન્શન વાલ્વ, ફ્લોટ વાલ્વ. તે બાષ્પીભવનમાં પ્રવેશતા એમોનિયા પ્રવાહીના પ્રવાહ દર અને દબાણને નિયંત્રિત કરે છે.

બાષ્પીભવન કરનાર: સિસ્ટમનો "ઠંડા આઉટપુટ એન્ડ". કોલ્ડ સ્ટોરેજ અથવા પ્રોસેસિંગ એરિયામાં સ્થાપિત, એમોનિયા બાષ્પીભવન થાય છે અને તેની અંદર ગરમી શોષી લે છે. સામાન્ય પ્રકારોમાં એર કૂલર (બળજબરીથી સંવહન સાથે) અને કોઇલ પાઇપ (કુદરતી સંવહન સાથે)નો સમાવેશ થાય છે.

પ્રવાહી સંગ્રહ ટાંકી: ઘનીકરણ પછી એમોનિયા પ્રવાહીનો સંગ્રહ કરે છે, જે સિસ્ટમના પુરવઠા અને માંગને સંતુલિત કરે છે.

તેલ વિભાજક અને તેલ સંગ્રહક: કોમ્પ્રેસર એક્ઝોસ્ટ દ્વારા કરવામાં આવતા લુબ્રિકેટિંગ તેલને અલગ કરો અને પુનઃપ્રાપ્ત કરો, જેથી સિસ્ટમ કાર્યક્ષમ રીતે કાર્ય કરે.

ગેસ-પ્રવાહી વિભાજક: બાષ્પીભવન ન થયેલા એમોનિયા પ્રવાહીને પ્રવેશતા અને "પ્રવાહી અસર" પેદા કરતા અટકાવીને કોમ્પ્રેસરને સુરક્ષિત કરે છે.

નિયંત્રણ પ્રણાલી: આધુનિક પ્રણાલીઓનું "મગજ". તેમાં પીએલસી, સેન્સર, એક્ટ્યુએટર્સ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે, અને તે સ્વચાલિત નિયંત્રણ, સલામતી સુરક્ષા અને ઊર્જા નિયમન પ્રાપ્ત કરવા માટે જવાબદાર છે.

મુખ્ય પ્રકારની સિસ્ટમો

ડાયરેક્ટ એક્સપાન્શન સિસ્ટમ: ઠંડક પ્રાપ્ત કરવા માટે એમોનિયાને બાષ્પીભવનમાં સીધું બાષ્પીભવન કરવામાં આવે છે. તેમાં સૌથી વધુ કાર્યક્ષમતા છે, પરંતુ તેને અત્યંત કડક પાઇપ સીલિંગની જરૂર છે, અને તેનો ઉપયોગ ઘટ્યો છે.

પરોક્ષ ઠંડક પ્રણાલી:

એમોનિયા/ખારા પાણીની વ્યવસ્થા: એમોનિયા પહેલા ખારા પાણી (જેમ કે કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ દ્રાવણ) ને ઠંડુ કરે છે, અને પછી ઓછા તાપમાનવાળા ખારા પાણીને પંપ દ્વારા દરેક ઠંડક બિંદુ પર મોકલવામાં આવે છે. સલામતી અંતર ઘણું દૂર છે, પરંતુ ઉર્જા કાર્યક્ષમતા પ્રમાણમાં ઓછી છે.

એમોનિયા/કાર્બન ડાયોક્સાઇડ કેસ્કેડ સિસ્ટમ: વર્તમાન મુખ્ય પ્રવાહ અને વલણ. એમોનિયા ચક્રમાં ઉચ્ચ-તાપમાનના તબક્કા પર કાર્ય કરે છે, કાર્બન ડાયોક્સાઇડને ઘનીકરણ કરે છે; કાર્બન ડાયોક્સાઇડ નીચા-તાપમાનના તબક્કા પર કાર્ય કરે છે અને ઠંડક માટે બાષ્પીભવન કરે છે. એમોનિયાની ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડની સલામતી (નીચા તાપમાને અને મધ્યમ દબાણે બિન-ઝેરી) ને જોડીને, તે મોટા પાયે રેફ્રિજરેશન અને ફ્રીઝિંગ પ્લાન્ટ્સ માટે પસંદગીનો ઉકેલ છે.

ગુરુત્વાકર્ષણ પ્રવાહી પુરવઠા પ્રણાલી: તે પ્રવાહી સ્તંભના સ્થિર દબાણનો ઉપયોગ કરીને બાષ્પીભવન કરનારને પ્રવાહી પુરું પાડે છે. તે સ્થિર અને વિશ્વસનીય છે, પરંતુ તેને મોટી માત્રામાં એમોનિયા ઇન્જેક્શનની જરૂર પડે છે, અને તે સામાન્ય રીતે જૂની સિસ્ટમોમાં જોવા મળે છે.

પ્રવાહી પંપ પુરવઠા પ્રણાલી: આ પંપનો ઉપયોગ ઓછા દબાણવાળા એમોનિયા પ્રવાહીને બાષ્પીભવન યંત્ર સુધી બળજબરીથી પહોંચાડવા માટે થાય છે. તેમાં ઉચ્ચ ગરમી વિનિમય કાર્યક્ષમતા અને સમાન પ્રવાહી પુરવઠો છે, અને તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.

ફાયદાઓ પર પ્રકાશ પાડવો

ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને ઉર્જા બચત: એમોનિયાનું સુષુપ્ત ઉષ્મા મૂલ્ય ઊંચું છે, અને તે ઠંડક ક્ષમતાના યુનિટ દીઠ ઓછી વીજળી વાપરે છે, જેના પરિણામે સંચાલન ખર્ચ ઓછો થાય છે.

પર્યાવરણીય સંરક્ષણ: ODP = 0, GWP = 0 (ગ્લોબલ વોર્મિંગ પોટેન્શિયલ), તે કુદરતી રીતે પર્યાવરણને અનુકૂળ રેફ્રિજન્ટ છે.

આર્થિક: ઓછી કિંમત, મેળવવામાં સરળ.

ઉત્તમ ગરમી ટ્રાન્સફર કામગીરી: મેટલ પાઇપ દિવાલ સાથે ઉચ્ચ ગરમી વિનિમય કાર્યક્ષમતા.

સરળ લીક શોધ: તેમાં તીવ્ર તીખી ગંધ હોય છે, અને થોડી માત્રામાં લીકેજ પણ શોધી શકાય છે.

પડકારો અને સલામતીના વિચારણાઓ (અત્યંત મહત્વપૂર્ણ!)

એમોનિયા ઝેરી (વર્ગ 2) અને જ્વલનશીલ (વર્ગ B2L) છે, તેથી ડિઝાઇન, ઇન્સ્ટોલેશન અને સંચાલનમાં સલામતી એ પ્રાથમિક સિદ્ધાંત છે.

ઝેરીતા: લીકેજ લોકોની આંખો અને શ્વસનતંત્રને ગંભીર નુકસાન પહોંચાડી શકે છે. ઉચ્ચ સાંદ્રતા જીવલેણ બની શકે છે.

જ્વલનશીલતા: જ્યારે હવામાં તેની સાંદ્રતા 15% થી 28% સુધી પહોંચે છે, ત્યારે તે જ્યોતના સંપર્કમાં આવવા પર વિસ્ફોટ કરી શકે છે.

સલામતીનાં પગલાં:

કોમ્પ્યુટર રૂમ આઇસોલેશન: કોમ્પ્રેસર અને લિક્વિડ સ્ટોરેજ ટેન્ક જેવા મુખ્ય સાધનો એક અલગ, સારી રીતે હવાની અવરજવરવાળા કોમ્પ્યુટર રૂમમાં મૂકવા જોઈએ.

લીક ડિટેક્શન અને એલાર્મ: એમોનિયા કોન્સન્ટ્રેશન ડિટેક્ટર ઇન્સ્ટોલ કરેલા હોવા જોઈએ અને ઇમરજન્સી વેન્ટિલેશન અને સ્પ્રિંકલર સિસ્ટમ્સ સાથે જોડાયેલા હોવા જોઈએ.

રક્ષણાત્મક સાધનો: કોમ્પ્યુટર રૂમમાં, ગેસ માસ્ક, ગોગલ્સ અને રક્ષણાત્મક કપડાં જેવા કટોકટીના સાધનો પૂરા પાડવા આવશ્યક છે.

સલામતી વાલ્વ અને દબાણ રાહત: દબાણ વાહિનીઓ સલામતી વાલ્વથી સજ્જ હોવી જોઈએ, અને દબાણ રાહત પાઈપો બહારના સલામત વિસ્તાર તરફ દિશામાન થવી જોઈએ.

કડક નિયમો: ડિઝાઇન અને બાંધકામ રાજ્ય દ્વારા જારી કરાયેલ "કોલ્ડ સ્ટોરેજ ડિઝાઇન કોડ" (GB50072) અને "એમોનિયા રેફ્રિજરેશન સિસ્ટમ ઇન્સ્ટોલેશન માટે બાંધકામ અને સ્વીકૃતિ સ્પષ્ટીકરણો" જેવા ફરજિયાત ધોરણોનું પાલન કરવું આવશ્યક છે.

વ્યાવસાયિક કામગીરી: સંચાલકો પાસે સંબંધિત પ્રમાણપત્રો હોવા જોઈએ અને નિયમિત સલામતી તાલીમ લેવી જોઈએ.

મુખ્ય એપ્લિકેશન ક્ષેત્રો

ખાદ્ય ઉદ્યોગ: માંસ, સીફૂડ, ફળો અને શાકભાજીનું ઠંડું અને રેફ્રિજરેશન; ડેરી ઉત્પાદનોનું પ્રક્રિયા; બીયર ઉકાળવું.

કેમિકલ એન્જિનિયરિંગ અને ફાર્મસી: પ્રક્રિયા ઠંડક, નીચા-તાપમાન પ્રતિક્રિયાઓ, ગેસનું પ્રવાહીકરણ.

લોજિસ્ટિક્સ અને વેરહાઉસિંગ: મોટા પાયે કોલ્ડ ચેઇન લોજિસ્ટિક્સ કેન્દ્રો, ઉચ્ચ-તાપમાન કોલ્ડ સ્ટોરેજ સુવિધાઓ.

બરફ અને બરફના સ્થળો: કૃત્રિમ બરફ રિંક, સ્કી રિસોર્ટ.

અન્ય: સેન્ટ્રલ એર કન્ડીશનીંગ (એરિયા કૂલિંગ), લશ્કરી સંશોધન અને વિકાસ, વગેરે.

વિકાસ વલણો

એમોનિયાનું ઘટાડા અને લઘુત્તમીકરણ: ડિઝાઇનને ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને (જેમ કે પ્લેટ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સનો ઉપયોગ કરીને) અને કાસ્કેડ સિસ્ટમમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ જેવા રેફ્રિજન્ટના ઉપયોગ દ્વારા, સિસ્ટમમાં એમોનિયાનું પ્રમાણ ઘટાડવામાં આવે છે, જે સુપરમાર્કેટ અને સુવિધા સ્ટોર્સ જેવા નજીકના વ્યાપારી ક્ષેત્રોમાં તેનો ઉપયોગ વિસ્તૃત કરે છે.

ઓટોમેશન અને ઇન્ટેલિજન્સ: રિમોટ મોનિટરિંગ, ફોલ્ટ નિદાન, ઉર્જા કાર્યક્ષમતા વ્યવસ્થાપન અને આગાહી જાળવણી પ્રાપ્ત કરવા માટે PLC અને IoT ટેકનોલોજીનો વ્યાપક ઉપયોગ.

સિસ્ટમ ઇન્ટિગ્રેશન ઑપ્ટિમાઇઝેશન: કાર્યક્ષમ સ્ક્રુ કોમ્પ્રેસર અને હીટ રિકવરી ટેકનોલોજી (ગરમ પાણી ઉત્પન્ન કરવા માટે કન્ડેન્સેશન ગરમી પુનઃપ્રાપ્ત કરવી) ને પ્રોત્સાહન આપવું, એકંદર ઉર્જા કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરવો.

સલામતીના ધોરણોમાં સતત સુધારો થઈ રહ્યો છે: નિયમો અને ધોરણો વધુને વધુ કડક બની રહ્યા છે, જે સુરક્ષિત અને વધુ વિશ્વસનીય ડિઝાઇન અને તકનીકી એપ્લિકેશનો તરફ આગળ વધી રહ્યા છે.

સારાંશ

એમોનિયા રેફ્રિજરેશન સિસ્ટમ ઔદ્યોગિક રેફ્રિજરેશનનો આધાર છે, જે તેની ઉત્કૃષ્ટ ઉર્જા કાર્યક્ષમતા અને પર્યાવરણને અનુકૂળ સુવિધાઓ સાથે વ્યાપક કોલ્ડ ચેઇન અને મૂળભૂત ઉદ્યોગોને ટેકો પૂરો પાડે છે. જો કે, "કાર્યક્ષમતા અને જોખમો સહઅસ્તિત્વ ધરાવે છે" એ તેની સૌથી નોંધપાત્ર લાક્ષણિકતા છે. આધુનિક એમોનિયા રેફ્રિજરેશન ટેકનોલોજીનો વિકાસ "વધુ સલામતી, વધુ પર્યાવરણીય મિત્રતા અને વધુ બુદ્ધિ" ની દિશા તરફ આગળ વધી રહ્યો છે, અને ખાસ કરીને એમોનિયા/CO2 કાસ્કેડ સિસ્ટમ ઉદ્યોગમાં માન્ય ગોલ્ડ સ્ટાન્ડર્ડ બની રહી છે.