سیستم تبرید تراکمی یکی از متداول‌ترین سیستم‌های برودتی مورد استفاده می‌باشد. چیلرها، انواع کولر های گازی، سردخانه ها، کولر اتوموبیل و… همگی از این سیکل استفاده می‌کنند. این سیکل از چهار عضور اصلی ساخته شده، کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط و اواپراتور که این اجزا با استفاده از اصول ترمودینامیکی و با تغییر فاز دادن مبرد (از گاز به مایع و بالعکس) حرارت را از محیط داخلی به محیط بیرون منتقل می‌کنند، که باعث کاهش دما می‌شود. در این مقاله قصد داریم با سوپر هیت در اواپراتور و سابکولینگ در کندانسور آشنا شویم و لزوم وجود آنها را بدانیم.
تعاریف پایه‌ای
برای درک بهتر کارکرد سیستم باید با چند تعریف مهم آشنا شویم.
دمای اواپراتور
همان طور که گفته شد مایع مبرد در اواپراتور با دریافت حرارت از هوا یا سیال تبخیر می‌شود. عمل تبخیر در فشار و دمای ثابتی انجام می‌شود. (البته بجز برای مبردهای زیوتروپیک). به این دمای ثابت ، دمای اواپراتور گفته می‌شود.
فشار اواپراتور
فشار ثابتی که مبرد در اواپراتور تبخیر می‌شود، فشار اواپراتور است. این همان فشاری است که فشارسنج مکش نشان می‌دهد.
دمای کندانسور
گاز مبرد در کندانسور با دفع حرارت به محیط بیرون مایع می‌شود. عمل میعان در فشار و دمای ثابتی انجام می‌شود (البته بجر برای مبردهای زیوتروپیک). به این دمای ثابت، دمای کندانسور گفته می شود.
فشار کندانسور
فشار ثابتی که گاز مبرد در کندانسور مایع می‌شود، فشار کندانسور نام دارد. این فشار همان فشاری است که فشارسنج تخلیه نشان می‌دهد.
دمای اشباع مبرد
مقداری آب در یک ظرف را در نظر بگیرید. هنگامی که به آب حرارت داده می‌شود، دمای آن افزایش می‌یابد تا به 100 درجه برسد، سپس آب شروع به تبخیر می‌کند در این هنگام دمای آب ثابت می‌ماند، به این دما دمای اشباع مایع می‌گوییم.
البته عکس این عمل هم وجود دارد، یعنی هنگامی که دمای مقداری بخار کاهش یابد در یک دمای ثابت شروع به میعان می‌کند، تا آنکه تمام آن مایع شود، به این دما دمای اشباع بخار می‌گویند.
فشار اشباع
در هر فشاری، مبرد یک دمای اشباع مخصوص دارد. در جداول ترمودینامیکی این اعداد وجود دارند. در شکل زیر فشار اشباع چند مبرد با توجه به دمای آنها برای مثال آورده شده است.
| دما [C°] | فشار [bar] | |||
| R717 | R22 | R134a | R404 | |
| -12 | 2.6793 | 3.299 | 1.854 | 4.043 |
| -10 | 2.908 | 3.543 | 2.007 | 4.333 |
| -8 | 3.152 | 3.801 | 2.17 | 4.639 |
| -6 | 3.412 | 4.072 | 2.344 | 4.961 |
| -4 | 3.688 | 4.358 | 2.527 | 5.299 |
| -2 | 3.982 | 4.659 | 2.722 | 5.655 |
| 0 | 4.294 | 4.976 | 2.928 | 6.028 |
| 2 | 4.625 | 5.308 | 3.146 | 6.42 |
| 4 | 4.975 | 5.657 | 3.376 | 6.83 |
| 6 | 5.345 | 6.023 | 3.619 | 7.26 |
| 8 | 5.737 | 6.406 | 3.876 | 7.71 |
| … | … | … | … | … |
| 40 | 15.549 | 15.335 | 10.164 | 18.157 |
| 42 | 16.429 | 16.097 | 10.72 | 19.049 |
| 44 | 17.347 | 16.885 | 11.299 | 19.974 |
| 46 | 18.302 | 17.702 | 11.901 | 20.932 |
| 48 | 19.297 | 18.548 | 12.526 | 21.925 |
با توجه به اعداد مشخص می‌شود که دمای اشباع با کاهش فشار، کاهش می‌یابد و بالعکس. یعنی هر قدر فشار مبرد کمتر باشد، در دمای کمتری به جوش می‌آید.
این همان کاری است که شیر انبساط انجام می‌دهد، یعنی فشار مبرد را کاهش می‌دهد تا در دمای کمتری (دمای محیط داخلی) به جوش بیاید.
و بالعکس آن در کمپرسور نیز اتفاق می‌افتد؛ یعنی کمپرسور با افزایش فشار گاز باعث می‌شود که مبرد در دمای بالاتری (دمای محیط بیرون) مایع شود.
سوپر هیت (گاز فوق داغ)
مثال حرارت دادن ظرف را در نظر داشته باشید، حال اگر به حرارت ادامه دهیم، تا آنکه آخرین قطره آب هم تبخیر شود، بعد از آن دمای آب افزایش خواهد یافت. مثلا از 100 به 105 و… این اختلاف دما را دمای فوق داغ یا سوپر هیت گویند مثلا آب 5 درجه سوپر هیت شده است.
همین عمل در اواپراتور اتفاق می‌افتد، به این صورت که مایع مبرد در اواپراتور با جذب حرارت به نقطه جوش می‌رسد و در اواپراتور ادامه مسیر می‌دهد تا آنکه تمام حجم آن تبخیر شود و با دمای بیشتری از اواپراتور خارج شود، یا به اصطلاح سوپر هیت شود.
اندازه گیری سوپر هیت
برای اندازه گیری سوپر هیت ابتدا فشارسنج‌ها را وصل کنید تا فشار مکش مشخص شود. حال با مراجعه به جدول مخصوص به نوع مبرد مورد استفاده، دمای اشباع را در آن فشار پیدا کنید.
البته لازم به یادآوری است که فشار نشان داده شده توسط فشارسنج، فشار نسبی است که باید به فشار مطلق تبدیلش کرد. برای این کار کافی است که فشار نسبی را با فشار اتمسفر جمع کرد تا فشار مطلق بدست آید.
حال با یک دماسنج دمای لوله خروجی اواپراتور (نزدیک به حباب حرارتی شیر انبساط) را اندازه می‌گیریم.
در آخر، دمای خوانده شده از جدول و دمای خروجی اواپراتور را از هم کم می‌کنیم تا دمای سوپر هیت بدست آید.
مایع مادون سرد یا سابکول (Sub-cooling)
یکی دیگر از پارامترهای مهم در تبرید مقدار سابکولینگ مایع مبردی است که از کندانسور خارج می‌شود.
همانطور که قبلا گفته شد گاز فوق داغ وارد کندانسور می‌شود تا در دما و فشار ثابت مایع شود. وقتی که در کندانسور تمام گاز مایع شد، دمای آن در طول مسیر باقی مانده در کندانسور کاهش می‌یابد. به این حالت در اصطلاح مایع مادون سرد یا سابکول گفته می‌شود.
اندازه‌گیری سابکول
برای اندازه‌گیری مقدار سابکولینگ مایع خروجی از کندانسور ابتدا فشارسنج را وصل کرده و فشار تخلیه را بخوانید. سپس به جدول مخصوص به مبرد مورد استفاده رجوع کرده دمای اشباع متناظر با فشار تخلیه را پیدا کنید. این همان دمای کاندنسینگ است.
حالا دمای لوله خروجی از کندانسور را اندازه‌گیری نمایید. اختلاف دو دمای بدست آمده مقدار سابکولینگ مایع خروجی از اواپراتور خواهد بود.
در اینجا هم فراموش نشود که فشار نشان داده شده توسط فشارسنج نسبی است که با جمع کردن با فشار اتمسفر فشار مطلق بدست می‌آید.
مبردهای زیوتروپیک
این مبردها، مخلوطی از دو یا چند مبرد هستند که بعد از مخلوط شدن یک ماده واحد را تشکیل می‌دهند، مبردهای زیوتروپیک در حالت‌های گاز و مایع نسب برابری ندارند.
در این نوع مبردها عمل تبخیر و میعان در دمای ثابتی انجام نمی‌شود. البته تولیدکنندگان این مبردها برای سادگی، جداولی ساخته‌اند که با فشار مبرد اعداد Dew و Bubble را نشان می دهد. (بر خلاف مبردهای دیگر که فقط یک دما برای هر فشار وجود دارد).
در این قسمت به بررسی روش اندازه گیری سوپر هیت و سابکول برای مبردهای زیوتروپیک می‌پردازیم.
اندازه‌گیری سوپر هیت برای مبردهای زیوتروپیک
برای این کار، دقیقا با روشی که توضیح داده شد عمل می‌کنیم. با این تفاوت که باید برای تعیین دمای اواپراتور از عدد Dew Point یا نقطه شبنم استفاده کرد.
برای اندازه گیری مقدار سوپر هیت ، فشارسنج را وصل کرده و فشار مکش را بخوانید. سپس با استفاده از جدول مخصوص عدد Dew Point را پیدا کنید. در اینجا هم باید نسبی بودن عدد فشارسنج را در نظر داشته باشید.
حال دمای خروجی از اواپراتور را اندازه می‌گیریم و این دما را از Dew Point کم می‌کنیم تا سوپر هیت مبرد زیوتروپیک بدست آید.
اندازه‌گیری سابکولینگ برای مبردهای زیوتروپیک
برای اندازه گیری مقدار سابکولینگ نیز به همان روش مبردهای معمولی پیش می‌رویم با این تفاوت که باید از عدد Point Bubble موجود در جدول استفاده کنیم.
ابتدا فشارسنج را وصل کنید و فشار تخلیه را بخوانید. سپس با استفاده از این فشار که البته باید با جمع کردن با فشار اتمسفر به فشار مطلق تبدیلش کنید، از جدول مخصوص دمای Point Bubble را پیدا کنید. حال دمای لوله خروجی از کندانسور را نیز اندازه‌گیری کنید. و در آخر این دو دما را از هم کم کنید تا سابکول مبرد زیوتروپیک بدست آید.
جمع‌بندی
در این مقاله با سوپر هیت در اواپراتور و سابکولینگ در کندانسور آشنا شدیم. و طریقه بدست آوردن آنها را هم در سیستم‌هایی با مبرد زیوتروپیک و هم با مبردهایی معمولی آموختیم.
دلیل سوپر هیت کردن مبرد این است که از عدم وجود مایع در ورودی کمپرسور اطمینان حاصل شود. و دلیل سابکول کردن نیز اطمینان از عدم ورود حباب‌های بخار مبرد به شیر انبساط است، چرا که باعث کاهش ظرفیت سیستم می‌شود. امیدواریم از این مقاله استفاده برده باشید.
در کل عالی
اگه یه کم توضیحات در بعضی موارد بیشتر بشه خیلی خوبه
ممنون از شما
اگر از قسمت خاصی سوال هست، بفرمایید.
سلام
عرض ادب
قسمتی که از دمای اشباع بحث شده ویه جدول هم دادیدمایع اشباع هستش یا بخار اشباع
با سلام
یک جدول اشباع برای هر نوع مبرد وجود دارد که برای محاسبه سوپرهیت و سابکول از آن استفاده می‌شود.
سلام
عرض ادب
از اینکه وقت میذارید وجواب سوالات منو میدید کمال تشکر رو ارم
سوال من اینه که مبرد در فشار ودمایی که در جدول بالا امده به صورت مایع است یا گاز
با سلام
شرایط ذکر شده در جدول، حالت اشباع مبرد رو نشون میده. این یعنی شرایطی که مبرد در مرز تغییر فاز قرار دارد (از بخار به مایع یا بلعکس)، لذا بخشی از آن مایع و بخشی دیگر بخار می‌باشد.
وجود سوپرهیت دقیقاً به همین دلیل است. اگر دمای خروجی اواپراتور برابر با دمای اشباع باشد (یعنی سوپرهیت صفر باشد) امکان دارد با کوچکترین تغییر در شرایط کاری، در مبرد خروجی از اواپراتور مقداری مایع وجود داشته باشد (چون دما در نقطه مرزی است). لذا بهتر است تا دمای خروجی اواپراتور چند درجه بیشتر از دمای اشباع باشد (از مرز تغییر فاز، فاصله داشته باشد) تا مطمئناً بتوان گفت که مبرد خروجی از اواپراتور به طور کامل در حالت بخار است.
همین موضوع برای سابکول در کندانسور نیز صادق است. اگر دمای مبرد خروجی از کندانسور کمتر از دمای اشباع باشد، با اطمینان می‌توان گفت که مبرد کاملاً مایع است.
سلام وعرض ادب واقعا خسته نباشید
مطالبتون عالی بود.
دما فشار گاز R۴۱۰A :
فشار( psig )
دما ( F )
قشار( psig )
دما ( F )
تشار( psig )
دما ( F )
فشار( psig )
دما ( F )
365
110
170
60
62.3
10
11.6
40
391
115
185
65
70.0
15
14.9
35
418
120
201
78.3
20
30
446
125
217
75
87.3
25
225
25
476
130
235
80
96,8
30
26.9
20
135
254
85
107
35
31.7
15
539
140
274
90
118
40
36.8
10
573
145
295
95
130
45
42.5
5
608
150
317
100
142
50
340
105
155
55
55.2
5
برند های گاز R۴۱۰۵ موجود در بازار ایران
گاز R410 هانیول آمریکا
گاز فریون R410 گالکو بلژیک
گاز فریون R410 آرکما اسپانیا
گاز مبرد R410 ABC چین
گاز مبرد R410 ايسکون
گاز R410 فروژن انگلیس
گاز R410 سانیتال
گاز R410 هارپ انگلیس
سلام جدول واسه سوپرهیتر و سابکول ۴۱۰ که باید dew point bubble point رو داشت رو از کجا بیاریم!؟ هر چی ک من گشتم پیدا نکردم اساتید
ممنون
با سلام
از طریق این لینک می‌تونید دانلود کنید.
https://climalife.dehon.com/uploads/product/media/document/hfc-r-410a-en.pdf
باسلام وخسته نباشید،واقعا توضیحات در مورد سوپر هیت وسابکول جالب و مفید بود و با توجه به مثالهایی که آورده شده بود بسیار قابل فهم بود،چون چند مدت در سایتهای مختلف دنبال توضیحی در این مورد بودم ولی تمام مطالب کوتاه و تعریف گونه وتیتر واربودند بسیار سپاسگذارم
بسیار عالی،ساده و کاربردی.پر توان باشید