سیستم تبرید تراکمی یکی از پرکاربردترین سیستم‌های برودتی می‌باشد. این سیستم با چهار جز اصلی کار می‌کند. دستگاه کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و اکسپنشن ولو. اکسپنشن ولو وظیفه کاهش فشار مبرد و همچنین کنترل حجم عبوری مبرد را بر عهده دارد. در این مقاله ضمن بررسی روش کار شیر انبساط ، به معرفی انواع آن می‌پردازیم.
شیر انبساط در سیکل تبرید
همان طور که می‌دانیم، در سیکل تبرید، مبرد ابتدا وارد کمپرسور می‌شود تا با افرایش فشار، دمای میعان آن افزایش یابد. سپس وارد کندانسور می‌شود و از حالت گاز به حالت مایع تبدیل می‌گردد. و در مرحله آخر باید در اواپراتور با تبخیر شدن گرما را جذب نماید. اما قبل از این مرحله باید فشار مبرد کاهش یابد تا بتواند در دمای پایین تبخیر شود. این کار بر عهده اکسپنشن ولو است. پس مبرد بعد از کندانسور، توسط اکسپنشن ولو افت فشار پیدا می‌کند و بعد وارد اواپراتور می‌شود. همچنین این دستگاه با کنترل مقدار مبرد عبوری دما و فشار اواپراتور را کنترل می‌کند.
پس می‌توان گفت این دستگاه دو کار انجام می‌دهد :
- ایجاد افت فشار در مبرد
- کنترل حجم مبرد ورودی به اواپراتور
انواع شیر انبساط عبارتند از :
- لوله مویین (Capillary tubes)
- ترموستاتیکی یا حرارتی (Thermal expansion valves)
- الکترونیکی یا برقی (Electronic expansion valves)
- اتوماتیک یا فشار ثابت ( Automatic valves)
در ادامه به معرفی هر کدام از انواع شیر های انبساط می‌پردازیم.
لوله مویین
ساده‌ترین نوع کنترل‌کننده مبرد لوله مویین می‌باشد، لوله مویین از لوله‌ای با قطر خیلی کم و معمولاً به شکل مارپیچ ساخته شده است. لوله مویین به علت اصطکاک ناشی از طول زیاد، در مقابل جریان مبرد از کندانسور به اواپراتور مقاومت می‌نماید و با کنترل حجم مبرد عبوری، اختلاف فشار را در حد لازم نگه می‌دارد. قطر لوله مویین معمولاً بین 0.5 تا 1.5 میلیمتر و طول آن 1.5 تا 6 متر و جنس آن نیز از مس است.
نظر به اینکه لوله مویین و کمپرسور در سیستم‌های برودتی به شکل سری نصب می‌شوند، لازم است که ظرفیت جریان در لوله مویین، برابر با ظرفیت کمپرسور باشد. چنانچه بخواهیم سیستم در شرایط کاری متوازن و موثر کار کند، باید طول و قطر لوله مویین چنان باشد که ظرفیت جریان مبرد در آن در فشارهای تبخیر و میعان طراحی شده دقیقاً برابر ظرفیت کمپرسور در همان شرایط باشد. اگر مقاومت لوله چنان باشد که ظرفیت جریان آن بیشتر یا کمتر از ظرفیت کمپرسور باشد، سیستم در شرایطی غیر از شرایط طراحی به تعادل خواهد رسید.
لوله مویین از این نظر که شیر نیست و قابلیت باز و بسته شدن ندارد و در طول خاموش بودن سیکل، جریان مبرد به اواپراتور را متوقف نمی‌کند با سایر انواع شیر های انبساط متفاوت می‌باشد. لوله مویین علاوه بر ساختمان ساده و قیمت ارزان، با ساده کردن سیستم تبرید هزینه تولید را پایین می‌آورد. چون در چنین سیستم‌هایی در طول خاموش بودن سیکل قسمت‌های پرفشار و کم‌فشار سیستم از طریق لوله مویین متعادل می‌شوند. کمپرسور به صورت بی‌بار راه‌اندازی شده و برای به حرکت درآوردن آن به موتور با گشتاور راه‌اندازی کمتری نیاز خواهد بود.
از لوله مویین معمولاً در سیستم‌های تبردی با ظرفیت کم مثل یخچال فریزهای خانگی، کولر های گازی و… استفاده می‌شود.
اکسپنشن ولو ترموستاتیکی
شیر انبساط حرارتی یا ترموستاتیکی، یکی از پرکاربردترین نوع شیرهای انبساط است. این شیرها ساختمان پیچیده‌تری نسبت به لوله مویین دارند که باعث می‌شود کارایی آنها بهتر شود.
مدل حرارتی از دو قسمت اصلی ساخته شده است. بنده اصلی شیر و یک حباب حرارتی که توسط لوله‌ای باریک به هم متصلند. در داخل حباب حرارتی، که می‌توان گفت نقش حسگر حرارتی را دارد، مقدار مبرد موجود است. حباب حرارتی بر روی لوله خروجی اواپراتور نصب می‌شود. شیر انبساط نیز قبل از ورودی اواپراتور. در بنده اصلی شیر نیز سوزن، دیافراگم و فنر تنظیم‌کننده وجود دارند.
هر گاه دمای گاز خروجی اواپراتور افزایش یابد، به عبارتی سوپر هیت افزایش یابد، مبرد داخل حباب حرارتی اکسپنشن ولو بخار می‌شود و با فشار خود از طریق لوله مخصوص باعث باز شدن شیر انبساط به مقدار مشخصی می‌گردد. که با این کار حجم مبرد عبوری از شیر افزایش می‌یابد و سوپر هیت به مقدار استاندارد خود برمی‌گردد.
و هر گاه دمای گاز خروجی اواپراتور یا به عبرتی سوپر هیت کاهش یابد، مبرد حباب حرارتی مایع شده فشارش کم می‌شود و باعث بسته شدن شیر می‌شود، به این ترتیب با کاهش حجم مبرد عبوری مقدار سوپر هیت نیز به حالت عادی می‌رسد.
لازم به ذکر است که اکسپنشن ولو ترموستاتیکی، فقط سوپر هیت را تنظیم می‌کند و کنترل ظرفیت سیستم را انجام نمی‌دهد، این کار بر فقط بر عهده کمپرسور است.
حباب حرارتی مورد استفاده در این نوع شیرها به دو دسته تقسیم می‌شوند:
- حباب با مبرد مایع، در این نوع حباب‌ها مقدار نسبتاً زیادی مبرد مایع وجود دارد به طوری که در شرایط کاری تنظیم شده هرگز تمام حجم مبرد تبخیر نمی‌شود.
- حباب حرارتی MOP، که در آن به اندازه‌ای مبرد مایع وجود دارد که بعد از یک دمای مشخص تمام آن بخار شده و دیگر فشار داخل حباب افزایش نمی‌یابد یعنی بعد از دمای مشخص شیر بیشتر باز نمی‌شود، کاربرد این نوع از حباب‌ها در سیستم‌هایی است که در شروع به کار بار برودتی زیاد باشد.
همچنین شیرهای انبساط ترموستاتیکی را بر اساس نوع متعادل‌کننده می‌توان به دو دسته تقسیم کرد :
- دستگاه انبساط با متعادل‌کننده داخلی
- دستگاه انبساط با متعادل‌کننده خارجی
در شیر انبساط با متعادل‌کننده خارجی، از فشار خروجی اواپراتور در داخل شیر استفاده می‌شود ولی در نوع متعادل‌کننده داخلی از فشار ورودی اواپراتور استفاده می‌شود.
شیر انبساط الکترونیکی
اکسپنشن ولو الکترونیکی همان طور که از اسمشان پیداست، از ادوات الکترونیکی استفاده می‌کنند. در آنها یک ترمیستور به جای حباب حرارتی وجود دارد که به شیر برقی متصل است. این ترمیستور با تغییرات دمای خروجی اواپراتور سیگنال‌های متناسب را به این دستگاه می‌فرستد. این دستگاه نیز که توسط یک استپ موتور کنترل می‌شود با استفاده از جریان الکتریسته به مقدار لازم دوران می‌کند تا شیر باز یا بسته شود.
شیر های انبساط الکترونیکی گران‌تر از مدل‌های حرارتی هستند ولی نسبت به آنها دقت و سرعت عمل بالاتری دارند که باعث افزایش قابلیت اطمینان و کاهش مصرف انرژی می‌شود.
اکسپنشن ولو اتوماتیک
شیر های انبساط اتوماتیک که به آنها فشار ثابت نیز می‌گویند در حقیقت از نیاکان شیرهای ترموستاتیکی می باشند. در این نوع شیرها بر خلاف نوع ترموستاتیک از هیچ فشار خارجی جهت کنترل مبرد عبوری استفاده نمی شود.
شیرهای انبساط فشار ثابت در حقیقت یک دستگاهی است که فشار خروجی را همواره ثابت نگه می‌دارد. آنها فشار اواپراتور را توسط کنترل حجم مبرد عبوری، بر مبنای فشار مکش ثابت نگه می‌دارند. حجم مبردی عبوری دقیقاً مساوی با میزان حجم مکش کمپرسور تنظیم می‌شود.
این نوع از اکسپنشن ولو راندمان کمی دارند، چون فشار اواپراتور در طول کارکرد سیستم ثابت باقی خواهد ماند، باید شیر را برای کمترین درجه حرارت لازم تنظیم کرد که این امر باعث کاهش راندمان کمپرسور می‌شود، چرا که در اوایل سیکل کاری سیستم، اواپراتور پر و دمای مکش بالاتر است و کمپرسور نمی‌تواند بلافاصله اواپراتور را تخلیه نماید و سریعاً دما را کاهش دهد.
جمع‌بندی
در این مقاله با نقش دستگاه انبساط در سیکل تبرید تراکمی آشنا شدیم، و در ادامه به معرفی انواع این دستگاه‌ها اعم از لوله مویین و … پرداختیم. و دیدیم که کاربرد لوله مویین برای سیستم‌هایی با ظرفیت کم مناسب است. برای سیستم‌هایی با ظرفیت نسبتاً بیشتر از اکشپنشن ولوی استفاده می‌شود که نوع حرارتی آن به علت قیمت کمتر مقرون به‌صرفه‌تر است ولی نوع الکتریکی عملکرد بسیار بهتری دارد.
امیدواریم این مقاله مورد توجه شما قرار گرفته باشد. برای خرید هر گونه شیر انبساط با کارشناسان فروش گروه صنعتی دی تماس بگیرید.
