سیکل تبرید تراکمی یکی از پرکاربردترین سیستم‌های برودتی است. از این سیکل در انواع اسپیلت ها، کولر خودرو، یخچال های فروشگاهی و صنعتی و خانگی، سردخانه‌ها و چیلر ها استفاده می‌شود. هر سیکل تبرید چهار عضو اصلی دارد: کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و دستگاه انبساط. دستگاه انبساط که وظیفه آن کاهش فشار مبرد است، قبل از اواپراتور نصب می‌شود. دستگاه‌های انبساط به سه دسته کلی تقسیم می‌شوند: 1. لوله مویین 2. شیر انبساط ترموستاتیکی 3. شیر انبساط الکترونیکی. در این مقاله قصد داریم با شیر انبساط ترموستاتیکی و نحوه کار آن بیشتر آشنا شویم.
وظیفه شیر انبساط چیست؟
برای آنکه بدانیم کار اصلی شیر انبساط چیست، باید مروری داشته باشیم بر سیکل تبرید تراکمی.
در این سیکل ابتدا مبرد وارد کمپرسور می‌شود، در آنجا با افزایش فشار دمای میعان مبرد افزایش می‌یابد. سپس مبرد وارد کندانسور شده، گرمای خود را به محیط بیرون می‌دهد و مایع می‌شود. حال برای آنکه این مایع بتواند در دمای پایین (مثل دمای سردخانه، یا اتاق) تبخیر شود، باید فشار آن کم شود. این کار توسط شیر انبساط انجام می‌شود. پس از افت فشار در شیر انبساط، مبرد وارد اواپراتور شده با تبخیر، جذب گرما می‌کند و به سمت نقطه ابتدایی برمی‌گردد.
پس وظیفه اصلی شیر انبساط کاهش فشار مبرد به منظور کاهش دمای تبخیر آن است. البته شیر انبساط کار دیگری هم انجام می‌دهد و آن کنترل حجم مبرد است.
شیر انبساط، همانطور که از نامش پیداست، مثل یک شیر با باز و بسته شدن می‌تواند حجم مبرد ورودی به اواپراتور را کنترل کند و با این کار در عمل مقدار حرارت جذب شده توسط اواپراتور را کم یا زیاد کند.
اجزای شیر انبساط ترموستاتیکی
هر شیر انبساط حرارتی متشکل است از :
- بدنه شیر
- قطعات تنظیم‌کننده سوپر هیت
- سوزن
- دیافراگم
- درپوش
- حباب حرارتی
- لوله حباب حرارتی
روش کار شیر انبساط ترموستاتیکی
همانطور که گفته شد، شیر انبساط حرارتی دو کار انجام می‌دهد، کاهش فشار مبرد و تنظیم حجم مبرد.
به منظور کاهش فشار، ابتدا مبرد با فشار بالا وارد شیر می‌شود و با عبور از یک روزنه کوچک دچار افت فشار می‌گردد، قطر این روزنه توسط فنر کنترل می‌شود که باعث تنظیم حجم مبرد عبوری می‌گردد. اما این فنر چطور عمل می‌کند؟
هر شیر انبساط یک حباب حرارتی دارد که یک محفظه‌ای است با مقدار مشخصی گاز، این حباب که نقش حسگر را ایفا می‌کند، در لوله خروجی اواپراتور و در فاصله چند سانتیمتری آن نصب می‌شود. این حباب توسط یک لوله نازک به شیر انبساط متصل است.
اگر میزان مبرد عبوری کم باشد، باعث می‌شود مبرد در اواپراتور زودتر از معمول تبخیر شود و دمای آن بالا برود، این یعنی افزایش سوپر هیت. دراین حالت گاز داخل حباب حرارتی شیر انبساط بخار می‌شود و از طریق لوله مخصوص به فنر تنظیم‌کننده می‌رسد و آن را فشرده می‌کند. این کار باعث افزایش قطر شیر می‌شود و مبرد بیشتری به اواپراتور راه پیدا می‌کند تا دما متعادل شود.
و در حالت بالعکس، اگر مبرد در اواپراتور زیاد باشد، باعث می‌شود دمای مبرد خروجی از اواپراتور کمتر از حالت معمول باشد، به عبارتی سوپر هیت کم می‌شود. در این حالت گاز داخل حباب حرارتی شیر انبساط مایع شده و به حباب باز می‌گردد. این کار باعث کم شدن فشار بروی فنر تنظیم‌کننده می‌شود. حال فنر قطر شیر را کم می‌کند و مبرد کمتری عبور می‌کند تا دما مجددا متعادل شود.
نکته مهم: شیر انبساط فقط سوپر هیت را کنترل می‌کند و ظرفیت را کنترل نمی‌کند. کنترل ظرفیت فقط توسط کمپرسور صورت می‌گیرد.
انواع شیر انبساط ترموستاتیکی
شیر های انبساط حرارتی به دو دسته تقسیم می‌شوند:
- اکسپنشن ولو با متعادل‌کننده داخلی
- اکسپنشن ولو با متعادل‌کننده خارجی
هرگاه افت فشار در اواپراتور بالا باشد و از شیر انبساط با متعادل کننده داخلی استفاده شده باشد، سوپر هیت بیش از حدی در اواپراتور تولید می‌شود. دلیل این امر این است که به علت افت فشار، دما نیز کاهش می‌یابد و شیر پاسخ اشتباه به این کاهش دما می‌دهد و حجم مبرد عبوری را کم می‌کند. به عبارت دیگر شیر متوجه نمی‌شود که افت دما از افت فشار است و فرض می‌کند سوپر هیت کم شده است.
در این صورت باید از شیر انبساط با متعادل‌کننده خارجی استفاده شود. در این شیر فشار خروجی اواپراتور توسط یک لوله به زیر دیافراگم منتقل می‌شود. در این حالت شیر پاسخ صحیح به سوپر هیت می‌دهد و دیگر سوپر هیت اضافه تولید نمی‌شود. لوله متعادل‌کننده خارجی فقط فشار خروجی اواپراتور را به زیر دیافراگم منتقل می‌کند.
پس می‌توان گفت :
شیر انبساط ترموستاتیکی با متعادل‌کننده داخلی بر اساس سه فشار کار می‌کند :
- فشار حرارتی حباب
- فشار فنر
- فشار ورودی اواپراتور
شیر انبساط حرارتی با متعادل‌کننده خارجی اما بر اساس سه فشار کار می‌کند :
- فشار حرارتی حباب
- فشار فنر
- فشار خروجی اواپراتور
نباید فراموش کرد که محل انشعاب متعادل‌کننده خارجی باید :
- از لوله افقی گرفته شود.
- انشعاب از بالای لوله گرفته شود تا روغن یا مبرد وارد آن نشود.
- انتشعاب بعد ار محل نصب حباب حرارتی شیر گرفته شود تا در صورت نشت داخلی، شیر انبساط جریان را قطع نکند.
تنظیم شیر انبساط
شیر انبساط حرارتی برای ظرفیت قید شده در کاتالوگ تنظیم شده است. جهت تنظیم شیر برای شرایط کاری متفاوت :
- جهت افزایش سوپر هیت پیچ را در جهت عقربه‌های ساعت بچرخانید تا شیر بسته شود.
- جهت کاهش سوپر هیت پیچ را در جهت خلاف عقربه‌های ساعت بچرخانید تا شیر باز شود.
برای تنظیم شیرها با ظرفیت کم، پیچ تنظیم را در هر چرخش فقط 1/4 دور بچرخانید و اجازه دهید سیستم به تعادل برسد و سپس سوپر هیت را اندازه‌گیری کنید.
شیر انبساط ترموستاتیکی MOP دار
در این نوع از شیرهای انبساط، در حباب حرارتی به اندازه‌ای مایع ریخته شده است که بعد از یک دمای مشخصی تمام آن تبخیر می‌شود و با افزایش دمای حباب، دیگر فشار داخل آن افزایش نمی‌یابد. این به این معنی است که بعد از آن دمای مشخص، دیگر اکسپنشن ولو باز نمی‌شود. کاربرد این نوع شیر انبساط در سیستم‌هایی است که در شروع به کار اولیه بار زیادی روی اواپراتور وجود دارد و اگر شیر تا انتها باز کند، مقدار گاز زیادی به کمپرسور می‌رسد و باعث افزایش فشار وارده می‌شود.
یکی از موارد کاربرد شیرهای انبساط MOP دار، تونل های انجماد است. در تونل انجماد محصولات با دمای بالا وارد شده و سیستم روشن می‌شود. اگر از شیر انبساط معمولی استفاده شود، چون بار حرارتی بالاست، شیر تا انتها باز کرده و مبرد زیادی وارد اواپراتور می‌شود. از طرف دیگر چون بار حرارتی بالاست تمام مبرد مایع در اواپراتور تبخیر شده و حجم خیلی زیادی گاز به سمت کمپرسور می‌رود. چون حجم گاز زیاد است در شروع کار، کمپرسور تحت فشار زیادی قرار می‌گیرد و اصطلاحاً آمپر می‌کشد.
در این حالت اگر از اکسپنشن ولو MOP دار استفاده شود، در ابتدای کار شیر تا انتها باز نمی‌کند و گاز کمتری به کمپرسور می‌رسد و فشار زیادی به آن وارد نمی‌شود.
جمع‌بندی
در این مقاله به معرفی شیر انبساط ترموستاتیکی پرداختیم و با روش کار آن و انواع آنها آشنا شدیم. همچنین با روش صحیح نصب و تنظیم این نوع از دستگاه‌های انبساط آشنا شدیم. و در آخر شیر انبساط حرارتی MOP دار را معرفی و به بیان طرز کار آن پرداختیم. امیدواریم از این مقاله استفاده کرده باشید. برای خرید انواع شیرهای انبساط با کارشناسان فروش گروه صنعتی دی تماس بگیرید.
مرسی