روش ها مختلف تبرید

مقدمه:  تبرید عبارت است از جذب حرارت مواد و دفع ان به محیط خارج .

در کلیه سیستم ها عملی تبرید حفظ سرما مستلزم گرفتن حرارت از موادی با درجه حرارت پایین تر و خارج کردن این حرارت به محیطی با درجه حرارت بالاتر است.

مراحل بنیادی و اساسی تبرید عبارت اند از:

1_افزایش درجه حرارت                         5_تولید خلاء

2_تغییر فاز                                       6 _انبساط گاز حقیقی

3_انبساط مایع                                     7_عملیات الکتریکی

4_انبساط گاز ایده آل

 

1_افزایش درجه حرارت مبرد

یکی از روشهای جذب حرارت از ماده تماس دادن آن با یک ماده سرد دیگر است که در اینجا مبرد نامیده می شود.به عنوان مثال:برای سرد کردن وسایل داخل ساختمان می توان هوای سرد تهیه کرد وبه داخل ساختمان فرستاد یا برای این مقداری شیر در درجه حرارت پایین نگهداری شود با فزایش درجه حرارت آب سردیا آب نمک که مجاور ظرف می باشد این کار عملی می گردد که در اینجا مبرد آب سرد یا آب نمک خواهد بود.حتی از مواد جامد می توان به عنوان مبرد نیز استفاده کرد.اگر Q مقدار حرارتی که به وسیله مبرد درفشار ثابت و جریان یکنواخت جذب می شودرابطه زیر برقرار است:

Q=m.Cp(tf-ti)

که در آن :m=جرم بر حسب Lb یا نسبت وزن جریانی برحسب Lb/hr

Cp: حرارت مخصوص مبرد در فشار ثابت بر حسب Btu/Lb.F

tf-ti: افزایش درجه حرات مبرد بر حسب F

 

مبرد(Refrigerant)

ماده ای که در یک سیستم تبرید به منظور ایجاد برودت بکار برده شود “مبرد” نامیده می شود و ممکن است یک ماده مرکب باشد.

 

استفاده از ماده تبخیر شونده در تبرید

با توجه به اینکه سیکل کارنو در تبرید از سیکلهای بسیار موثر و مفید می باشد به جا است که با بکار بردن وسایل حقیقی و مناسب در بهتر کردن شرایط سیکل تلاش مداوم به عمل آید.

درست است که عملیات برگشت پذیر را نمی توان عینا کپی کرد ولی در هرحال شکل مستطیلی سیکل روی دیاگرام می بایستی حفظ شودتا در نتیجه تمام حرارت جذب شده در یک درجه حرارت وحرارت دفع شده در یک درجه حرارت ثابت دیگر عمل نماید.

---

خواص مبردها

معمولترین مبردهایی که در سیستم های تراکمی تبخیری مصرف دارند با خصوصیات و شماره های عددی مختلف نمایش داده می شوند.دیاگرام فشار-انتالپی مرسوم ترین دیاگرام برای نشان دادن خصوصیات مبرد ها است.

از سری دیاگرام های ترمودینامیکی معروف دیگر می توان دیاگرام درجه حرارت –انتروپی و فشار-حجم و انتالپی –انتروپی را نام برد ولی در تبرید عملی انتالپی یکی از مهم ترین خصوصیات مبرد بوده و همراه با فشار شرایط انرا بهتر معین می کند.

سیکل تراکمی تبخیری

سیکلتراکمی تبخیری تبخیری کی از مهم ترین سیکلهای قابل قبول در تبرید تجاری می باشد.دراین سیکل مبرد به طور متناوب تبخیر و تقطیر شدده و بخار به وسیله کمپرسور متراکم می گردد.

---

سیستم های چند مرحله ای

مقدمه

در تبرید سیستم چند مرحله ای یا مضاعف به سیستمی اطلاق می شود که دارای دویا چند قسمت فشار ضعیف باشد.قسمت فشار ضعیف قسمتی است که بعد از شیر انبساط و قبل از کمپرسور قرار گرفته و اواپراتور نامیده می شود.

کاربرد سیستم های مضاعف زیاد است بریا مثال می توان در چنین سیستمی در یک قسمت بستنی در درجه حرارت -30 F نگهداری کرده و از قسمت دیگر برای خنک کردن انواع نوشابه در درجه حرارت 35 F استفاده نمود.

دو عمل اساسی که اغلب در سیستم های مضاعف به مورد اجرا گذاشته می شود عبارت اند از :

سرد کردن مبرد (Intercooling) و جدا کردن بخار مبرد (Flash,gas)

1_جداکردن بخار مبرد (Removing  Flashgaz)

در سیستم های تبرید یکی از روش های کاهش قدرت مورد نیاز جدا کردن بخار از مایع مبرد قبل از ورود به شیر انبساط و فرستادن آن به کمپرسور می باشد.واضح است وقتی که مایع اشباع در شیر انبساط منبسط شود درصد بخار موجود در مایع افزایش می باید .

باید توجه شود که معمولا سیستم های مجهز به جهز به مخزن تجزیه دارای دو کمپرسور هستند که بخار جدا شده به کمپرسور زیا هدایت می شود ولی اگر سیستم فقط یک کمپرسور داشته باشد وجود یک شیر تقلیل دهنده ء فشار روی لوله هادی بخار ضروری است تا فشار انرا به فشار ورودی کمپرسور برساند.

2_سرد کردن مبرد(Intercoolign)

در یک سیستم مضاعف سرد کردن مبرد بین دو کمپرور مقدار کاری را که برای تراکم هر پوند از مبرد لازم است را کاهش می هد.

عمل سرد کردن می تواند به وسیله خود مبرد در سیستم صورت گیرد و یا اینکه از سیال دیگری مثل آب برای این منظور استفاده کرد.

عمل سرد کردن با آب برای تراکم دو مرحله ای هوا رضایتبخش بودده ولی در تبرید به علت سرد بودن مبرد سرمای آب برای سرد کردن کافی نیست.

روش سرد کردن به وسیله ی خود مبرد معمولترین حالت در تبرید است و از مایع برگشتی از کندانسور برای سرد کردن استفاده می شود.به این ترتیب که مقداری از مایع برگشتی کندانسور به علت عبور از شیر شناور  و هنگام ورود به سرد کن , تبخیر شده و مقداری از حرارت گاز داخل سرد کن را که از کمپرسور فشارضعیف  خارج شده است جذب می کند و این گاز پس از مختصری سرد شدن در حالت بخاراشباع وارد کمپرسور  مرحله دوم می گردد.

در سیستم های تراکمی آمونیاکی عمل سرد کردن مبرد از مجموع قدرت عنوان مبرد استفاده شود کاهش قدرتی وجود نخواهد داشت.

فایده دیگری که سرد کن آمونیاک دارد این است که درجه حرارت گاز خروجی از کمپرسور مرحله دوم از 263 F در نقطه 3 به میزان 183 F در نقطه 5 تقلیل می یابد که این امر در عمل روغنکاری کمپرسور موثر بوده و عمر آن را زیاد می کند.

 

3_سیستم با یک اوپراتور و یک کمپرسور

معمولا به کار بردن مخزن تجزیه (Flash tank) و سرد کردن گاز, در سیستم های مضاعف مرسوم است ولی می توان آنرا در سیستم های تبرید نیز به کار برد .لزوم یک شیر فشار شکن در مسیر گاز خروجی از سرد کن حتمی و برای اسن است که فشار سرد کن را به فشار اواپراتور تبدیل کند زیرا که در این سیستم کمپرسور دیگری وجود ندارد.

دلیلی که سرد کن در سیستم هایی ساده نیز به کار برده می شود این است که ورود بخار موجود در مایع به شیر انبساط جلوگیری شود تا بدین وسیله از افت فشار های ناشی از فشار بخار اضافی پیشگیری گردد.

 

4_سیستم با دو اواپراتور و یک کمپرسور

در بسیاری از حالات یک کمپرسور با دو اواپراتور با درجه حرارت های مختلف ترکیب می شود مثلا در ساختمان سردخانه ای که مواد غذایی نگهداری می شود ممکن است برای دفاتر و سایر قسمتها نیز احتیاج به تهویه مطبوع تابستانی داشته باشیم که به طور قطع این دو قسمت  دارای درجات یکسان نبوده ولی از یک سیستم تغذیه می شود.

بعضی اوقات نیز هر دو اواپراتور در یک درجه حرارت مساوی عمل می کنند .

از اواپراتور های موجود در یک سیستم مضاعف چون معمولا برای محلهایی با درجات حرارت مختلف داده می شود.

در این سیستم نصب یک شیر فشار شکن روی لوله خروجی و اواپراتوری که با درجه  حرارت بالا کار می کند ضرورری است زیرا برای تنظیم فشار  و نگهداشتن اواپراتور  مربوط در درجه حرارت فوق به وجود چنین شیری احتیاج دارد.

فرق این سیستم و سیستم قبلی در این است که اولا در این حالت در اواپراتوری که درجه حرارت بالایی دارد اثر تبرید بیشتر است که این خود یکی از مزایای این حالت به شمار می رود.

دوم اینکه چون  در این سیستم بخار داغ وارد کمپرسور میشود مقدار عملکرد افزایش یابد و این هم از مزایای سیستم به شمار می رود.

5_سیستم با دو کمپرسور و یک اواپراتور

تراکم دو مرحله ای همراه با سرد کن وعمل جداکردن بخارازمبرد ایده آل ترین حالتی است برای داشتن یک اواپراتور با درجه حرارت پایین انجماد.

قدرت مورد نیاز در این سیستم  خیلی کمتر از سیستمی که با همان ظرفیت  ولی با یک کمپرسور کار میکند و همچنین صرفه جویی در قدرت معمولا بیشتر از مخارج اولیه برای نصب وسایل اضافی در سیستم های مضاعف مفید می باشد.

6_سیستم با دو کمپرسور و دو اواپراتور

سیستم هایی که دارای دو اواپراتور با درجه حرارت مختلف هستند معمولا در صنایع تبرید بکار برده می شوند مثل سرد نگهداشتن شیر و نگهداری بستنی حتی فریزهای نگهداری مواد غذایی نیز ممکن است دارای دو اواپراتور با درجات حرارت متفاوت باشد مثلا یکی -35 F برای انجماد سریع غذا و دیگری -10 F برای نگهداری غذا بعد از امجماد.

در صنایع شیمیایی نیز اغلب برای نگهداری مواد گوناگون احتیاج به اواپراتورهایی با درجه حرارت مختلف پیش می آید.

دو اواپراتور با درجات حرارت مختلف در یک سیستم تبرید  که دارای دو کمپرسور و سرد کن وجداکننده نیز باشند بهتر عمل می نمایند.