در فصل قبل به شرایط فیزیکی جهت فرآیندهای تبرید پرداخته شده است؛ اگرچه به دلایل عملی آب به عنوان یک مبرد استفاده نمیشود. یک سیکل تبرید ساده از اجزائی که در شکلهای ذیل نشان داده شده است تشکیل میشود. هرکدام از این اجزائ برای درک بهتر از کل مجموعه در ذیل توضیح داده شده است.
-اواپراتور
یک مبرد در فاز مایع میتواند حرارت زیادی را در زمان تبخیر به خود جذب کند و این یک تغییر شرایط جهت تولید برودت در یک سیکل تبرید است. اگر یک مبرد در دمایی مانند دمای هوای محیط بتواند منبسط شده و از طریق یک لوله خروجی به فشار اتمسفر برسد میتواند از محیط اطراف خود حرارت جذب کرده و در این صورت در دمایی متناسب با فشار اتمسفر تبخیر اتفاق میافتد. اگر در خروجی همان مسیر، فشار تغییر کند، دمای دیگری بدست خواهد آمد که متناسب با آن فشار است.
دستگاهی که تبخیر در آن رخ میدهد را اواپراتور مینامند که وظیفه آن حذف حرارت از محیط اطراف جهت تولید برودت میباشد.
-کمپرسور
فرآیند تبرید همانطور که مفهوم و معلوم است یک فرآیند مدار بسته به حساب میآید. مبرد در این چرخه بسته قرار دارد و مجاز به خروج از آن و وارد شدن به هوا نیست.
زمانی که مبرد از سمت اواپراتور حرکت کرده و به داخل مخزنی میریزد، فشار مخزن تا زمانی که با فشار اواپراتور برابر گردد افزایش مییابد. بنابراین بعد از برابر شدن فشار، جریان از سمت اواپراتور به مخزن متوقف میگردد و دمای هر دو به تدریج تا دمای محیط افزایش مییابد.
برای باقی نگهداشتن سیستم در فشار پائین و متناظر با آن دمای پائین، بایستی بخار را حذف کرد. این عمل به وسیله کمپرسور انجام میپذیرد که گاز را از درون اواپراتور مکش میکند. به صورت ساده کمپرسور را میتوان مشابه یک پمپ در نظر گرفتگرفت که گاز را در مدار تبرید به گردش در میآورد. در یک مدار بسته شرایط تعادل همواره غالب است. برای توضیح دادن این موضوع، اگر کمپرسور گاز را سریعتر از آنچه در اواپراتور شکل میگیرد مکش کند، فشار درون اواپراتور کاهش مییابد. بالعکس نیز اگر مبرد درون اواپراتور سریعتر تبخیر شود، فشار و دمای اواپراتور افزایش خواهد یافت.
-روش عملکرد کمپرسور
مبرد اواپراتور را در نقطه گاز اشباع یا حتی کمی سوپرهیت ترک میکند و به کمپرسور، جایی که قرار است فشرده شود وارد میشود. تراکم در کمپرسور مانند موتورهای احتراق داخلی با جابهجایی پیستونها انجام میپذیرد.
کمپرسور برای انجام دادن کار به انرژی نیاز دارد. این کار به گاز مبرد منتقل میگردد و حاصل تراکم نامیده میشود.
به همین دلیل گاز مبرد کمپرسور را در فشاری دیگر و انرژی اضافهای که سبب سوپرهیت شدن قوی گاز میشود ترک میکند. میزان انرژی مورد نیاز به فشار و دمای دستگاه وابسته است. مسلماً جهت فشردهسازی 1 کیلوگرم گاز در فشار 10بار، نسبت به تراکم همان مقدار در 5بار کار بیشتری مورد نیاز است.
–کندانسور
مبرد حرکت خود را در کندانسور از دست میدهد و این حرارت توسط کندانسور به یک سیال دیگر با دمای پائینتر منتقل میشود. میزان حرارت گرفته شده از مبرد در کندانسور برابر است با حرارتی که مبرد در اواپراتور جذب میکند بعلاوه حرارت ایجاد شده با کاری که در مرحله تراکم (کمپرسور) وجود دارد.
سیالی که در کندانسور حرارت مبرد را جذب میکند میتواند هوا یا آب باشد؛ تنها مشخصهای که این سیال باید داشته باشد دمای پائینتر آن نسبت به دمای متناظر با فشار تقطیر (Condensing pressure) است. فرآیندی که در کندانسور طی میشود را میتوان از جهتی با فرآیند درون اواپراتور مقایسه کرد، البته به صورت معکوس، یعنی تغییر فاز در کندانسور از گاز به مایع صورت میپذیرد.
–فرآیند انبساط
مایع مبرد پس از خروج از کندانسور درون مخزنی جمعآوری میشود که اصطلاحاً آن را رسیور مینامیم. این مخزن را میتوان متشابه مخزنی که در بخش 1-3 به آن اشاره کردیم و روی اواپراتور بود دانست.
فشار درون رسیور از فشار درون اواپراتور بیشتر است و این به دلیل افطایش فشار در مرحله تراکم در کمپرسور است. برای بازگشت به میزان فشار قبلی نیاز به یک وسیلهای است که این میزان کار را از چرخه خارج کند که اصطلاحاً به این فرآیند اختناق یا انبساط میگویند و در نتیجه وسیلهای یا شیری که این عمل را انجام میدهد شیر اختناق یا همان “شیر انبساط” (Expansion valve) نامیده میشود.
درست در خروجی شیر انبساط مایع مبرد در لحظهای آمادهی جوشش (تبخیر) قرار دارد. با این کاهش فشار رخ داده آمادگی یک تغییر فاز وجود خواهد داشت و مایع مبرد شروع به تبخیر میکند. این عملیات تبخیر درون اواپراتور رخ میدهد، بدین ترتیب چرخه تبرید کامل میشود.
–قسمتهای فشار بالا و فشار پائین سیکل تبرید
در سیکل تبرید واقعی دماهای بسیار متفاوتی وجود دارد که برخی از آنها مایع مادون سرد (سابکول)، مایع اشباع، گاز اشباع و گاز مافوقگرم (سوپرهیت) هستند. با این حال فقط دو فشار در مبانی این سیستم وجود دارد؛ فشار تبخیر و فشار تقطیر. بنابراین همانطور که در عکس مقابل نشان داده شده است، سیکل به دو بخش فشار بالا و فشار پائین تقسیم میشود.
دیدگاه شما