رفتن به بالا

پایگاه خبری تحلیلی صنعت و تاسیسات


  • چهارشنبه ۵ اردیبهشت ۱۳۹۷
  • الأربعاء ۹ شعبان ۱۴۳۹
  • 2018 Wednesday 25 April

مراحل اساسی تبرید

تبرید عبارت است از جذب حرارت از مواد و دفع آن به محیط خارج. در کلیه سیستم های عملی تبرید ، حفظ سرما مستلزم گرفتن حرارت از مواد ی با درجه حرارت پایین تر و خارج کردن این حرارت به محیطی با درجه حرارت بالاتر است.

تبرید عبارت است از جذب حرارت از مواد و دفع آن به محیط خارج. در کلیه سیستم های عملی تبرید ، حفظ سرما مستلزم گرفتن حرارت از مواد ی با درجه حرارت پایین تر و خارج کردن این حرارت به محیطی با درجه حرارت بالاتر است.

در این نوشتار مراحل بنیادی و اساسی تبرید مورد بحث قرار میگیرد که آن مراحل عبارتند از:

۱_افزایش درجه مبرد

۲_ تولید خلاً

۳_ تغییر فاز

۴_ انبساط گاز حقیقی

۵_انبساط مایع

۶_ عملیات الکتریکی

۷_انبساط گاز ایده آل

در مراحل ۱ و ۲ عمل جذب حرارت از مواد و ایجاد تبرید بوسیله ماده مبرد در درجه حرارت پایین بوجود می آید و بقیه عملیات سیکل برای حفظ برودت لازم است.

  سیکل تراکمی تبخیری

سیکل تراکمی تبخیری یکی از مهمترین سیکلهای قابل قبول در تبرید تجارتی میباشد. در این سیکل مبرد بطور متناوب تبخیر و تقطیر شده و بخار بوسیله کمپرسور متراکم میگردد. در این فصل مقایسه بین سیکل کارنو و سیکلهای حقیقی تبخیری بعمل آمده و درباره روابط آنها بحث خواهد شد.

  سیستم های چند مرحله ای

  در تبرید سیستم چند مرحله ای یا مضاف به سیستمی اطلاق میشود که دارای دو یا چند قسمت فشار ضعیف باشد. قسمت فشار ضعیف قسمتی است که بعد از شیر انبساط و قبل از کمپرسور قرارگرفته واواپراتور نامیده میشود.

در این فصل درباره سیستم هائی که دارای دو اواپراتور یا دو کمپرسور هستند بحث خواهد شد چون سیستم هائی که دارای دو اواپراتور یا یک کمپرسور میباشند سیستم چند مرحله ای خوانده میشوند. روشهای بکار برده شد در این قسمت برای سیستم هائی که بیشتر از دو کمپرسور یا دو اواپراتور دارند نیز قابل قبول خواهد بود.

دو عمل اساسی که اغلب در سیستم های مضاعف بمورد اجرا گذاشته میشود عبارتند از:

  • سرد کردن مبرد
  • جدا کردن بخار مبرد

 

کمپرسورها

سیستم های تبرید تراکمی از چهار قسمت عمده : کمپرسور_ کندانسور_ اواپراتور و وسایل انبساط تشکیل شده اند که هر یک به نوبه خود وظیفه خاصی دارند و هر کدام با دریافت محصول از عضو قبلی ، و برای تکمیل عملیات در سیستم ، همزمان فعالیت می کنند. هر تغییری که در یکی از اعضای سیستم پیش آید ممکن است در وضعیت عضو دیگر موً ثر باشد. مثلاٌ تغییر درجه حرارت آب کندانسور باعث تغییر در مقدار مبرد جریانی ، و ایجاد اختلاف در فشار اواپراتور ، واز جمله تغییر در شیر انبسبط می نماید. بررسی کمپرسورها که وظیفه تراکم را در سیستم های تبرید تراکمی بعهده دارند در مرحله اول مورد بحث قرار می گیرد . کمپرسورها به عنوان قلب یک سیستم تراکمی بوده و معمولترین آنها در سرد کننده ها مورد استفاده قرار میگیرند عبارتند از:

  • کمپرسورهای متقارن
  • کمپرسورهای دوار
  • کمپرسورهای گریز از مرکز

 

کمپرسورهای دوار ( چرخشی ) و گریز از مرکز ( سانتریفوژ ) هر دو در اثر گردش دورانی محورهای خورچد عمل تراکم انجام میدهند در صورتیکه نوع دوار یک ماشین با جابجائی مثبت بوده و کمپسورهای گریز از مرکز بر اساس نیروی گریز از مرکز کار می کنند.

 

  کمپرسورهای متقارن

در کمپرسورهای متقارن که گاهی متناوب نیز خوانده میشود از حرکت پیستون در داخل سیلندر استفاده کرده و بوسیله سوپاپهای مکش و فشار گاز مبرد را متراکم می نمایند.

کاربرد کمپرسورهای متقارن در تبرید خانگی و صنعتی است و معمولاٌ با قدت های متفاوت از چند دهم اسب تا چند صد اسب بخار به بازار عرضه میشوند.

کمپرسورهای جدید از یک ویا چندین سیلندر تشکیل شده اند که طرز قرارگرفتن سیلندرها ممکن است به شکل v ویا w ، شعاعی ویا در یک راستا باشند .

 

کمپرسورهای نوع بسته

در کمپرسورها الکتروموتوری بوسیله محور خود باعث گردش کمپرسور می گردد که اگر این موتور جدا از کمپرسور قرار گرفته باشد کمپرسور از نوع باز و در صورتیکه موتور و کمپرسور هر دو داخل یک محفظه آب بندی شده قرار گرفته باشند کمپرسور نوع بسته نامیده میشوند.

در کمپرسورهای بسته با وجود اینکه موتور در محفظه کمپرسور و همراه با مبرد می باشد ولی به علت عایق کاری کامل هیچگونه اشکالی پیش نمی آید. در بعضی از این نوع حتی لوله مکش از جهت موتور وارد محفظه میشود که بعلت ورود گاز سرد از لوله مکش موتور نیز خنک میشود.

در کمپرسورها فقط دو لوله مکش و فشار و گاهی یک لوله سرویس به اضافه الکتریکی به دستگاه متصل شده است. تنها اشکالی که در این کمپرسورها ممکن است پیش آید وجود رطوبت است که بایستی قبل از ورود به موتور کمپرسور بر طرف شود. در یک سیستم تبرید معمولاٌ کمپرسور و کندانسور بصورت یک واحد مرکب بوده و به نام واحد تقطیر خوانده میشوند و در بعضی از آنها نیز موتور کمپرسور و کندانسور هر سه روی یک شاسی سوار می شوند.

 

به طور کلی دو عامل خیلی مهم که در کمپرسورها مورد توجه است عبارتند از:

۱_ ظرفیت کمپرسور

۲_ قدرت مورد نیاز

که این دو عامل در کمپرسورها بطور موً ثری بوسیله فشار مکش و رانش تغییر می کنند.

 

  کندانسورهای هوائی و آبی

بخار داغ رانده شده از کمپرسور حرارت خود را در کندانسور بوسیله هوا یا آب از دست داده و تبدیل به مایع میشود. در این فصل انئچواع کندانسورها تشریح شده وبطور جداگانه تجزیه و تحلیل خواهند شد.

کندانسورها را با عامل خنک کنندگی آنها که هوا یا آب باشد طبقه بندی کرده و بنام کندانسور هوایی یا کندانسور آبی می نامند. گاهی اوقات از ها و آب مشترکاٌ برای خنک کردن کندانسور استفاده می نمایند که در این صورت کندانسور تبخیری نامیده میشود.

 کندانسور آبی

از نظر طرز کار و ساختمان ، کندانسورهای آبی را به انواع: کندانسور افقی پوسته و لوله عمودی پوسته و لوله_ پوسته و کویل_ نوع دو لوله، تقسیم بندی کرده اند و معمولترین آنها کندانسورهای افقی از نوع پوسته و لوله میباشند. گاز داغ مبرد که از کمپرسور خارج شده است از قسمت فوقانی پوسته وارد و در تمام پوسته پخش شده ودر اثر جریان آب در داخل لوله ها و جذب حرارت ، گاز مبرد بصورت مایع از قسمت تحتانی پوسته خارج میشود. مایع خروجی از کندانسور مستقیماٌ به طرف شیر انبساط حرکت کرده و اگر مخزن مایعی در سیستم وجود داشته باشد از طریق این مخزن بطرف شیر انبساط و اوپراتور رانده میشود. در بعضی از مخازن مایع لوله باریکی از قسمت بالا بطرف کندانسور کشیده شده که گاز داخلی مخزن را مجدداٌ به کندانسور میفرستد تا در آنجا به مایع تبدیل شود.

کندانسورهای عمودی پوسته ولوله نیز عیناٌ شبیه نوع افقی آنهاست فقط حالت استقرار آنها متفاوت است و این کندانسورها در سیستمهای تبرید با ظرفیت زیاد که با آمونیاک عمل می کنند کاربرد دارند. از محاسن کندانسورهای نوع پوسته ولوله جاگیری کمتر و رسوب گیری راحت تر را می توان نام برد.

کندانسورهای نوع پوسته کویل نیز شبیه نوع اول بوده منتها بجای لوله های مستقیم لوله مارپیچی به شکل کویل در داخل پوسته قرار دارد.

کندانسورهای نوع دو لوله ، از دو لوله تو در تو تشکیل شده اند که گاز مبرد در لوله خارجی و آب در لوله داخلی ودر خلاف جهت یکدیگر جریان دارند ودر این کندانسورها مقدار حرارت انتقالی کمتر بوده ودر نتیجه در دستگهههای کوچک بکار برده میشوند.

 

 کندانسورهای هوائی

در کندانسورها اگر بجای آب از هوا برای جذب کردن حرارت گاز مبرد، استفاده شود ، کندانسور را هوایی می نامند.

کندانسورهای هوایی معمولاٌ از لوله های پرده دار ساخته میشوند تا بتوانند حرارت گاز را به هوا جریانی ، بیشتر منتقل نمایند. تا چند سال پیش کندانسورهای هوایی در دستگاههایی با قدرت کمتر، تا حدود دو اسب بخار استفاده میشد ولی با بکار بردن کندانسورهای هوایی که بطور سری ساخته میشوند ، میتوان تا قدرت های حدود ۱۰۰ اسب بخار نیز از این نوع کندانسورها استفاده نمود.

 اواپراتورها: در فصول گذشته دو عضو اصای از یک سیستم تبرید یعنی کمپرسور و کندانسور محاسبه و توضیح داده شد. سومین عضوی که در این فصل مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد اواپراتور ( تبخیر کننده ) میباشد. اواپراتور یک یک مبدل حرارتی است که در آن حرارت از موادی که بایستی سرد شوند به بخار مبرد منتقل می گردد و بسته به نوع سیستم و اواپراتور ، حرارت ممکن است از هوا_ آب ویا سایر مواد گرفته شود.

در این فصل معمولترین اواپراتورها تجزیه وتحلیل شده و طرق محاسبه انتقال حرارت در آنها ارائه خواهد شد بطور جداگانه انتقال حرارت از مبردی که تبخیر میشود و فلز و سیالی که سرد میشد مورد مطالعه قرار خواهد گرفت.

 

 انواع اواپراتورها

تقسیم بندی اواپراتورها از راههای مختلفی امکان پذیر است:

 

۱_از نظر جریان سیال در اواپراتور که ممکن است بصورت اجباری بوسیلهً پمپ یا پنکه بوده ویا ممکن است با جریان طبیعی صورت گیرد.

 

۲_از نظر محل تبخیر مبرد که ممکن است در داخل لوله و یا خارج لوله عمل تبخیر انجام گیرد. در بیشتر اواپراتورها مبرد در داخل لوله تبخیر شده و سیال سرد شونده در خارج لوله ها جریان می یابد ودر بعضی دیگر مبرد در داخل پوسته تبخیر شده و سیال در داخل لوله ها جاری است.

 

۳_تقسم بندی دیگری نیز معمول است که بنام اواپراتور نوع خشک و اواپراتور نوع مرطوب خوانده میشود: اواپراتور مرطوب نوعی است که در تمام سطوح انتقال حرارت ، مبرد بصورت مایع وجود دارد در صورتی که در اواپراتور نوع خشک قسمت اعظم سطح حرارتی با بخار مبرد در تماس می باشد. برای تشخیص اینکه اواپراتور از نوع مرطوب ویا خشک انتخاب شده است، کافیست معلوم شود که در سیستم تبرید ، تقلیل دهندهً فشار از نوع شیر شناوری بوده ویا از نوع شیر انبساط می باشد. چون در اواپراتورهای مرطوب اجباراٌ از شیر شناوری استفاده میشود.

 

 سرد خانه ها

برای انتخاب دستگاهها و وسایل سیستم های تبرید ، و طرح سرد خانه ها ئیکه بتوانند مواد غذایی در درجات حرارت مورد نظر نگهداری نمایند قبل از هر چیز محاسبه بار برودتی ساختمان سرد خانه و مواد داخل آن ضروری است.

حرارت معمولاٌ از چهار طریق وارد سرد خانه میشود:

 

۱_از طریق دیوارها وسطوح دیگر

۲_از طریق هوای ورودی

۳_از طریق محصول ورودی

۴_از طرق متفرقه ( مثل حرارت انتقالی از بدن کارگرانی که در سرد خانه کار می کنند، چراغها، موتورهای الکتریکی وسایر وسایل تولید حرارت داخل سرد خانه ).

 

پس از محاسبه و تعیین بارهای حرارتی از چهار روش فوق ، مجموع آنها مقدار بار سرمائی کل سرد خانه را تشکیل خواهد داد.

 

سیستم تبرید ترمو الکتریکی

یکی از آخرین پیشرفتهای رشته تخصصی تبرید ، استفاده از عمل ترمو الکتریک برای ایجاد سرما میباشد . باین معنی که بجای ماده مبرد از انرژی الکتریکی بعنوان یک حامل استفاده میشود و حرارت ایک جهت به جهت دیگر منتقل میگردد.

 

با بکار بردن این روش بدون اینکه از وسایل معمولی و ضروری تولید سرما مثل: کمپرسور_ کندانسور_اواپراتور و غیره استفاده شده باشد، سرما تولید میشود.

 

از خصوصیات برجسته دستگاههای سرد کننده ترموالکتریکی عبارتند از: نداشتن قطعات متحرک _ نداشتن صدا _ یک پارچه بودن _ عدم احتیاج به سرویس و تعمیرات آنهاست.

 

از مزایای دیگر این سیستم این است که چون فقط جریان الکتریکی است که ایجاد برودت میکند و در این سیستم لوله کشی و هدایت گاز و غیره وجود ندارد، لذا بسادگی میتوان از یک منبع انرژی استفاده کرده و چندین دستگاه را یکجا بکار انداخت.

 

این دستگاهها در هر حالتی قاذر بکار هستند حتی زمانیکه در حال نقل و انتقال میباشند. اگر از لحاظ حجمی ، دستگاههای ترموالکتریکی را با دستگاههای سرد کننده تراکمی مقایسه کنیم با ظرفیت سرمایی مساوی ، دستگاههای ترموالکتریکی دارای حجم خیلی کوچکی خواهند بود.

 

 راهنمای انتخاب دستگاهها وطرح و ساخت سرد خانه ها

در قسمت تاریخچه و کاربرد تبرید توضیح داده شد که امروزه از تبرید در سطح وسیعی جهت تهیه ونگهداری مواد غذایی و انواع میوه جات استفاده میشود و برای این منظور ایجاد سرد خانه های مختلف در شهرها و مجتمع های مسکونی بزرگ اجتناب ناپذیر گردیده و در ابعاد کوچک نیز در فروشگاهها و حتی منازل از انواع فریزرها و یخچالها استفاده میگردد.

 

از آنجائیکه یکی از وظایف متخصصین تبرید طرح و محاسبه و انتخاب دستگاههای سرد کننده از جمله سرد خانه ها بوده و حتی آشنائی با نحوه ساخت و برآورد آنها نیز برای مهندسین تاًسیسات ضروری میباشد، در این فصل سعی شده است علاوه بر آشنائی با روش محاسبات دستگاههای سرد کننده مثل کمپرسور و کندانسور و اواپراتور که در فصل قبلی شرح آنها گذشته است.

 

دانشجویان با طرح انواع سرد خانه ها و انتخاب صحیح دستگاهها و مصالح مورد نیاز آشنا شوند و با اجرای نکات صحیح در طرح و ساخت آنها و حصول نتیجه بهتر در این رشته نیز کشور را از وجود مهندسین و متخصصین خارجی بی نیاز سازند.

 

نکته دیگری که در این مقدمه لازم به ذکر است ، که در فصل مربوط به محاسبات سرد خانه ها با فرض مسئله و معلوم نمودن ابعاد یک سرد خانه و مقدار و نوع محصول ورودی و مدت نگهداری آن ، حتی با تعیین درجات حرارت داخل و خارج و رطوبت نسبی مجموع بارهای سرمائی را محاسبه نموده و قدرت و ظرفیت دستگاهها را تعیین میکردیم در صورتیکه در عمل قضیه بر عکس میباشد یعنی یک مهندس طراح با اطلاع از نوع محصولات سرد خانه و تعداد ساکنین شهرکی که سرد خانه برا ی آنها ساخته میشود اقدام به طرح و محاسبه می نماید.

 

باین ترتیب که اول مصرف سرانه محصولاتی را که قرار است در سرد خانه نگهداری شوند بوسیله آمار موًسسات مسئول و حتی آمار گیری از خانواده ها را تعیین نموده وبا اطلاع از روش و مدت نگهداری آنها حجم محصولات را تعیین و با توجه به ضرایب حجم که برای محصولات مختلف متفاوت است حجم هر یک از اطاقهای سرد خانه و در نتیجه ابعاد آنها را بدست آورده و پس از تعیین انواع عایقها و نوع مصالح ساختمانی و سایر سطوح که در این فصل حالتهای استاندارد آنها معرفی خواهد شد اقدام به محاسبه بار سرمائی نموده بالاخره ظرفیت دستگاههای مورد نیاز و قطر لوله ها و سایر مجهولات را مشخص می نمایند.

لازم به یاد آوری است که در بعضی مواقع بدون توجه به روش فوق سرد خانه ها هعنوان محل نگهداری انواع گوشت یا میوه جات مختلف با تاژ معین طرح و ساخته میشوند.ا

 

 مصارف مخصوص

 توسعهً روز افزون دستگاههای مختلف تبرید دگرگونی محسوسی در زندگی ما بوجود آورده و هنوز هم در حال توسعه و تکمیل است . یکی از از مصارف اختصاص ی تبرید سرد کردن فلزات تا حدود F° ۱۲۵- بمنظور عملیات سخت کردن آنها است که در دستگاههای مخصوص ودر مدت تعیین شده برای هر نوع فلز باروش خاصی انجام می پذیرد.

 

گرداوری شده توسط گروه صنعت تاسیسات ویکی پی جی به نقل از پرتال تخصصی تاسیسات مکانیکی ساختمان

اخبار مرتبط

نظرات

مصاحبه های اختصاصی ویکی پی جی