عملکرد قطعات تجهیزات برودتی تراکمی

سیستم تبرید تراکمی

اصول کار سیستم های تبرید تراکمی به این شکل است که مقداری کار در کمپرسور به سیستم داده می شود، کمپرسور سیال مبرد را متراکم نموده و سیال که در اثر افزایش فشار به صورت گاز داغ می باشد در کندانسور حرارت خود را به محیط پس می دهد و پس از عبور از شیر انبساط وارد اواپراتور شده و در اثر مکش و ازدیاد حجم تبخیر شده و حرارت محیط اطراف را کسب می کند و درنتیجه هوای اطراف اواپراتور سرد می شود.

سیکل تبرید تراکمی از چهار جز اصلی تشکیل شده است که عبارتند از

کمپرسور تجهیزات تبرید

مهم ترین قسمت سیکل تبرید تراکمی کمپرسور می باشد، کمپرسور وظیفه تراکم و افزایش فشار گاز مبرد را بر عهده دارد. نیروی محرکه کمپرسور می تواند موتور الکتریکی، موتور احتراق داخلی، توربین و غیره باشد که در اکثر دستگاه ها از موتور الکتریکی استفاده می شود.

کمپرسورهای سیکل تبرید تراکمی انواع مختلفی دارند که از جمله مهم ترین آن ها می توان به نوع رفت و برگشتی (پیستونی)، اسکرو، اسکرال و سانتریفیوژ اشاره کرد.

• کمپرسور پیستونی

یک کمپرسور پیستونی همزمان با رفت و برگشت، عمل مکش و دهش را نیز انجام می‌دهد. حرکت پیستون از طریق حرکت دوار موتور و به کمک یک میل لنگ انجام می‌گیرد.

بسته به موقعیت مبرد در اطراف پیستون، کمپرسورها به انواع تک مرحله‌ای و دو مرحله ای تقسیم بندی می‌شوند. به این معنی که اگر مبرد فقط در یک طرف پیستون فشرده شود به آن کمپرسور تک مرحله ای گفته می‌شود و در صورتی که مبرد پس از تراکم در سمت اول به سمت دوم پیستون فرستاده شود و دوباره در آن جا متراکم شود، به آن کمپرسور دو مرحله‌ای گفته می‌شود.

انواع کمپرسور پیستونی تک مرحله‌ای بر اساس فاکتورهای زیر هم قابل تقسیم‌بندی هستند

ساختار: باز، نیمه بسته، بسته

چیدمان سیلندرها: V, W, Y, S و غیره.

دمای کاری: دما بالا (تهویه)، دما متوسط (سردخانه بالای صفری) و دما پایین (سردخانه زیر صفری)

کمپرسورهای باز و نیمه بسته قابلیت تعمیر شدن دارند ولی کمپرسورهای بسته این قابلیت را ندارند. معمولا کمپرسورهای پیستونی بسته برای ظرفیت‌های پایین و کمپرسورهای باز و نیمه بسته برای ظرفیت‌های بالا طراحی می‌‌شوند.

• کمپرسور اسکرو

کمپرسور اسکرو با استفاده از دو عضو دوار برای تراکم و رساندن حجم بالایی از گاز به دما و فشار بالا کاربرد دارد. به کمک دو مارپیچ دورانی نر و ماده، گاز در عین چرخش متراکم نیز می‌شود. بخار سرد مبرد در ورودی مکیده شده و بین رزوه ‌های مارپیچ محبوس می شود و در عین چرخش با دما و فشار بالا در خروجی، تخلیه می‌شود.

کمپرسور اسکرو بر اساس تعداد مارپیچ تقسیم بندی می‌شود. کمپرسور اسکرو با کمپرسورهای بزرگ پیستونی و کمپرسورهای کوچک گریز از مرکز در بازار تهویه و سردخانه رقابت می‌کند و در تهویه و تبرید برای ظرفیت‌های 70 تا 2600 کیلووات (20 تا750 تن تبرید) کاربرد داشته و در بازار موجود است.

• کمپرسور اسکرال

در مقایسه با یک کمپرسور روتاری، کمپرسور اسکرال برای تراکم حجم بیشتری از گاز و رساندن آن به دما و فشار بالا کاربرد دارد و این عمل را به کمک دو مارپیچ حلزونی (اسکرال) ثابت و دوار (چرخش بدون گردش) انجام می‌دهد. بخار مبرد سرد به داخل مارپیچ ثابت کشیده شده و بین دو مارپیچ متراکم شده و در نهایت از وسط مارپیچ ثابت به طور یکنواخت خارج می‌شود. کمپرسور اسکرال بر اساس سرعت به دو نوع ثابت و متحرک تقسیم بندی می شود.

هر سیکل کمپرسور اسکرال شامل سه مرحله مکش، تراکم و تخلیه می‌شود. در برخی کمپرسورهای دور ثابت با بلند کردن و یا جابه جا کردن یکی از مارپیچ‌ها از محل معمولشان، ظرفیت برودتی کنترل می‌شود. کاهش بار باعث جدا باقی ماندن مارپیچ ها و در نتیجه متراکم نشدن مبرد می‌شود. کمپرسورهای دیجیتال به این طریق ظرفیت کمپرسور را تغییر می‌دهند. این روش از روش تغییر دور موتور کم بازده‌تر است. در مقایسه با کمپرسورهای اسکرو (مارپیچ) و سانتریفوژ (گریز از مرکز)، کمپرسور اسکرال بازدهی و ظرفیت پایین‌تری دارد. کمپرسور اسکرال به طور معمول در تهویه مطبوع تجاری و سردخانه هایی با ظرفیت 18 تا 35 کیلووات (5 تا 10 تن تبرید) کاربرد دارد.

اواپراتور تجهیزات تبرید

مبرد به عنوان ماده سرمازا در دمایی پایین تر از دمای محیط وارد اواپراتور شده و به واسطه جذب گرما تبخیر و باعث سرمایش آب یا هوا می شود. اواپراتور می تواند برای سرد کردن آب، هوا یا هر نوع مایع و گاز دیگری به کار برده شود.

اواپراتور به دو نوع هوایی (خنک کننده هوا) و یا آبی (خنک کننده آب) تقسیم بندی می شود. همچنین اواپراتورها بر اساس تقسیم بندی دیگر به سه نوع اواپراتور لوله ای، اواپراتور صفحه ای و اواپراتور کویلی پره دار تقسیم می شوند.

• اواپراتورهای لوله ای

اواپراتورهای لوله ای معمولا از لوله های فولادی یا مسی ساخته می شوند. لوله های فولادی در اواپراتورهای بزرگ و اواپراتورهایی که با آمونیاک کار می کنند به کار می روند و لوله های مسی در اواپراتورهای کوچکتر که با مبردهایی با ترکیبات کلرو فلور کار می کنند مورد استفاده قرار می گیرند. این اواپراتورها در اندازه و اشکال و طرح های مختلف برای کاربرد های متفاوت ساخته می شوند و از طرح های متداول آن ها زیگزاگ تخت ومارپیچ بیضوی می باشد. 

• اواپراتورهای صفحه ای

اواپراتورهای صفحه ای انواع مختلفی دارند. بعضی از آن ها از دو صفحه فلزی که رویشان شیارهایی برای عبور مبرد ایجاد شده است ساخته می شوند. این نوع از اواپراتور های صفحه ای به دلیل شکل پذیری به فرم دلخواه، ساخت اقتصادی و سهولت در تمیز شدن به طور وسیعی در یخچال ها وفریزر های خانگی مورد استفاده قرار می گیرند.

نوع دیگری از اواپراتورهای صفحه ای از لوله ای واقع بین دو صفحه فلزی تشکیل شده است. صفحات فلزی در انتها به یکدیگر جوش می خورند. در این اواپراتور ها برای ایجاد تماس حرارتی مطلوب بین صفحات و لوله حامل مبرد، فضای بین صفحات را با محلول اتکتیک پر و یا خلا می کنند به طوری که فشار اتمسفریک بیرون باعث تماس حرارتی خوبی بین لوله ها و صفحات گردد.

• اواپراتورهای پره دار

کویل های پره دار نوعی از اواپراتورهای لوله ای می باشند که درآن ها به منظور افزایش سطح خارجی و در نتیجه بهبود راندمان سرد کردن هوا با سایر گازها پره هایی به عنوان سطوح ثانویه جذب حرارت بر روی لوله ها قرار گرفته اند. در اواپراتورهای لوله ای قسمت اعظم هوا بدون تماس با سطوح کویل سرد ازآن عبور می کند ولی با افزودن پره هایی به لوله سطوح تبادل حرات به داخل فضای باز بین لوله ها نفوذ کرده و به صورت جمع کننده های حرارتی عمل می کند و حرارت قسمتی از هوا را که معمولا با سطوح اولیه تماس نمی یابد گرفته وبه لوله هدایت می کند.

شیر انبساط تجهیزات تبرید

این شیر جهت ایجاد افت فشار در مایع مبرد در مسیر سیکل تبرید تراکمی به کار می رود. در برخی سیستم ها از شیر انبساط و در برخی از یک لوله مویین استفاده می شود. در واقع مبرد وقتی از کندانسور خارج می شود و به سمت اواپراتور حرکت می کند، قبل از ورود به اواپراتور از شیر انبساط عبور داده می شود تا فشارش کم شده و بتواند در اواپراتور با جذب گرمای محیط مجددا به حالت گازی شکل در بیاید.

کندانسور تجهیزات تبرید

کندانسور یک نوع مبدل حرارتی است که گاز مبرد داغ در آن با دادن گرمای اضافی خود به سیالی دیگر مانند هوا یا آب، تقطیر شده و به مایع با درجه حرارت کم تبدیل می شود. کندانسورها در دو نوع کلی هوا خنک و آب خنک ساخته می شوند.

• کندانسور آبی

در کندانسور آبی پس از این که آب، حرارت سیال داغ را گرفت به برج خنک کننده ارسال می شود تا در برج مجددا خنک شده و به کندانسور برگردد تا سیکل خنک کاری دائما تکرار شود.

• کندانسور هوایی

در کندانسور هوایی فن هوا را از روی کویل عبور داده و آن را خنک می کند تا سیال درون کویل حرارت خود را از دست بدهد. در نوع هوایی لوله ها دارای پره بوده و هوا به کمک فن روی لوله ها جریان پیدا می کند. در این نوع برخلاف نوع آبی به تجهیزاتی مانند برج خنک کننده نیازی نیست و هوای عبور داده شده از روی لوله ها، حرارت را از سیال داغ می گیرد و به هوای اتمسفر منتقل می کند. در این نوع برخلاف نوع آبی و تبخیری خطر رسوب و زنگ زدگی تجهیزات وجود ندارد.

• کندانسور تبخیری

این نوع تقریبا ترکیبی از دو نوع بالا و قسمتی از برج خنک کننده می باشد. بدین صورت که سیال با درجه حرارت بالا درون لوله های کندانسور تبخیری جریان داشته و به کمک آبی که روی لوله ها پاشیده می شود تقطیر می گردد. سپس توسط یک فن خنک می گردد. نوع آبی و هوایی نسبت به نوع تبخیری کاربرد بیشتری دارند.

فیلتر درایر تجهیزات تبرید

از فیلتر برای جمع آوری مواد جامد و از درایر به منظور حذف رطوبت استفاده می شود که در سایز های مختلفی وجود دارند.

سایت گلاس در تجهیزات تبرید

ساید گلاس که در مسیر لوله کشی برگشت سیستم تبرید قرار داده میشود، وضعیت و میزان مبرد را نشان می دهد.