مقالات, صنایع برودتی, کمپرسور

راهنمای انتخاب کمپرسور سردخانه

انتخاب کمپرسور سردخانه

انتخاب کمپرسور سردخانه مناسب نیاز به مطالعات دقیق و برنامه‌ریزی کاملی دارد. کمپرسور قلب متحرک سیستم‌های سرمایشی و تبریدی بوده و مهم‌ترین نقش را در احداث و طراحی سردخانه‌ها دارد. کمپرسور سردخانه‌ها می‌تواند از نوع رفت و برگشتی، اسکرو یا اسکرال باشد. که بسته به شرایط و نیاز کاربر انتخاب شده و مورد استفاده قرار می‌گیرد. جهت تعیین نوع کمپرسور و مدل آن لازم است اطلاعات مورد نیاز برای ساخت سردخانه‌ها را کسب کرده، محاسبات آن را انجام داده و سپس دست به انتخاب کمپرسور زد. در این مقاله قصد داریم دربارۀ چگونگی خرید و نحوه انتخاب کمپرسور برای راه‌اندازی سردخانه ها صحبت کنیم.

آشنایی با کمپرسور سردخانه‌

امروزه سردخانه‌ها در انواع متفاوت سردخانه‌های صنعتی، نیمه صنعتی، متحرک و … ساخته شده و مورد استفاده قرار می‌گیرند. هدف اصلی از راه‌اندازی سردخانه‌ها نگهداری مواد و محصولاتی است که در اثر گرما دچار فساد شده و کیفیت اولیۀ خود را از دست می‌دهند. نکتۀ اصلی اینجاست که در اکثر این سردخانه‌ها از سیکل‌های تبرید تراکمی استفاده می‌شود. در یک سیکل تبرید تراکمی همین طور که مطلع هستید، مهم‌ترین جزء، کمپرسور سیستم است؛ که حکم قلب متحرک سیستم تبریدی را دارد. البته در بعضی سردخانه‌ها ممکن است از سیکل تبرید جذبی نیز استفاده شود.

اتفاقی که در سیکل‌های تبرید تراکمی رخ می‌دهد شامل چهار مرحله می‌شود. در طول یک سیکل تبریدی، گاز مبرد با طی کردن یک سیکل بسته گرما را از محفظه‌ای با دمای پایین‌تر به محوطه‌ای با دمای بالاتر انتقال می‌دهد. در این فرآیند لازم است که انرژی مورد نیاز برای گردش سیال مبرد در طول سیکل را تأمین کرد؛ که در حقیقت دستگاه کمپرسور درست همین وظیفه را برعهده دارد.

سیال مبرد در نخستین مرحله وارد فضای کمپرسور می‌شود. کمپرسور طی فرایندی گاز مبرد را فشرده کرده، باعث بالا رفتن دما و فشار آن می‌گردد. این فشار نیروی لازم جهت به گردش در آمدن سیال در طول سیکل را تأمین می‌کند.

در مرحلۀ دوم سیال مبرد وارد یک کندانسور می‌شود. کندانسورهای سردخانه‌ای ممکن است از نوع هوا خنک یا آب خنک باشد. این مورد بستگی به ظرفیت سرمایشی سردخانه دارد. در این مرحله دمای سیال مبرد کاهش پیدا می‌کند. اما فشار هم‌چنان ثابت نگه داشته می‌شود.

پس از عبور سیال مبرد از کندانسور نوبت به عبور از یک شیر فشارشکن می‌رسد. در این مرحله فشار سیال افت پیدا کرده و در نتیجه دمای تبخیر آن نیز کاهش می‌یابد. در نتیجه سیال مبرد به حالت اشباع درآمده و به مخلوطی از بخار و مایع اشباع تبدیل می‌شود.

در چهارمین مرحله سیال مبرد وارد اواپراتور سیستم می‌گردد. در اواپراتور است که سیال مبرد گرمای موجود در محفظه را دریافت کرده و به بیرون منتقل می‌کند. در این مرحله سیال مبرد دمای تبخیر پایینی دارد و با توجه به این‌که مخلوطی از بخار و مایع اشباع است، میل دارد تا به صورت کامل به حالت گازی برود. در نتیجه گرمای داخل سردخانه را دریافت می‌کند و باعث کاهش دمای سردخانه می‌شود.

آگاهی داشتن از چگونگی فعالیت سیکل‌های سردخانه‌ای جهت طراحی سردخانه و انتخاب کمپرسور مورد نیاز در نخستین درجه از اهمیت قرار دارد. در ادامه به سراغ پروسۀ انتخاب نوع کمپرسور سردخانه و مدل آن می‌رویم.

انواع سردخانه‌ها و اهمیت نوع کمپرسور سردخانه

سردخانه‌هایی که برای نگهداری از مواد غذایی، کشاورزی، دارویی و … ساخته می‌شوند، به دو زیر مجموعۀ کلی تقسیم بندی می‌گردند: سردخانه‌های بالای صفر و سردخانه‌های زیر صفر. آنچه در این‌جا اهمیت پیدا می‌کند، تأثیر نوع سردخانه بر انتخاب کمپرسور آن است. به طوری که در دومین قدم جهت نحوه انتخاب نوع کمپرسور برای سردخانه لازم است مشخص کنید که قصد نگهداری چه محصولاتی را در سردخانه دارید. برای مثال اگر دلیل اصلی احداث سردخانه‌تان نگهداری از محصولات گوشتی باشد، باید دمای محفظۀ سردخانه همواره زیر صفر درجه و در محدوده دمایی منفی هشت درجه سانتی‌گراد تا منفی هجده درجه سانتی‌گراد باشد. به این شکل نوع سردخانه‌ را انتخاب کرده و متوجه خواهید شد که باید به سراغ چه کمپرسورهایی بروید. در ادامه جزئیات بیشتری را در رابطه با نوع سردخانه‌ها و تأثیراتش روی انتخاب کمپرسور برای سردخانه ارائه کرده‌ایم.

سردخانه‌های بالای صفر

سردخانه‌های بالای صفر برای نگهداری موادی به کار می‌روند که نیاز به انجماد نداشته و تنها حفظ درجه حرارت محیط برایشان اهمیت دارد. برای مثال نگهداری محصولات لبنی، دارویی و … نیاز به سردخانه‌های بالای صفر دارد. به طور معمول محدوده دمایی سردخانه‌های بالای صفر بین صفر درجه سانتی‌گراد تا حدود پانزده درجۀ سانتی‌گراد است. البته در برخی از سردخانه‌های متحرک و کانتینری ممکن است این محدودۀ دمایی، حد بالاتری نیز داشته باشد. در حقیقت انتخاب محدودۀ دمایی سردخانه‌های بالای صفر بستگی به شرایط آب و هوایی، نوع محصول انبار شده و هدف اصلی از ساخت سردخانه دارد.

برای ساخت سردخانه‌های بالای صفر، باید از کمپرسورهایی با توان عملکردی و ظرفیت تراکمی بالاتری استفاده کرد. انتخاب اشتباه نوع کمپرسور سردخانه ، برای مثال استفاده از کمپرسورهای زیر صفر، باعث می‌شود تا خیلی زود عملکرد کمپرسور مختل شده و به دلیل ضعف موتور بسوزد.

سردخانه‌های زیر صفر

از سردخانه‌های زیر صفر جهت انبار کردن محصولاتی استفاده می‌شود که نیاز به سرمای زیاد دارند و اصطلاحاً باید آن‌ها را منجمد کرد. برای مثال محصولات گوشتی و پروتئینی و هم‌چنین برخی از محصولات لبنی مانند بستنی در این دسته قرار می‌گیرند. محدودۀ دمای عملکرد سردخانه‌های زیر صفر از حدود منفی پنج درجۀ سانتی‌گراد شروع شده و تا منفی چهل و پنج درجه نیز قابل کاهش است.

کمپرسور انتخابی برای سردخانه‌های زیر صفر دارای ظرفیت تراکمی پایین‌تری است و توان عملکردی آن نیز پایین‌تر از سردخانه‌های بالای صفر است. آنچه در کمپرسورهای زیر صفر اهمیت دارد، سرعت گردش سیال مبرد در طول سیکل تبرید است. به همین جهت قطر لولۀ مکش کمپرسور باید بزرگتر از حالت معمول باشد و قطر لولۀ دهش نیز تنگ‌تر شود تا گاز در طول سیکل سرعت بیشتری پیدا کند. نکتۀ دیگر در کمپرسور سردخانه‌های زیر صفر، امکان انتخاب کمپرسورهای چند مرحله‌ای به جای کمپرسورهای تک مرحله‌ای است. در ادامه توضیحات لازم دربارۀ این کمپرسورها را نیز ارائه خواهیم داد.

تعیین بار سرمایشی سردخانه و نقش آن در انتخاب کمپرسور

پس از مشخص شدن نوع محصول مورد نظر و نوع سردخانۀ انتخابی، نوبت به تعیین ظرفیت سرمایشی مورد نیاز سردخانه می‌رسد. در این مرحله باید تمامی بارهای برودتی سردخانه را محاسبه کرده و بعد از آن به سراغ مرحلۀ بعد رفت. جهت انتخاب کمپرسور سردخانه مناسب لازم است ظرفیت سرمایشی سردخانه تعیین شود و سپس با توجه به اطلاعات کسب شده، نوع کمپرسور انتخاب شود. برای انجام این محاسبات از قبل باید یک سری اطلاعات را مشخص کرد. از جمله اینکه محل احداث سردخانه، ابعاد مورد نظر برای احداث کارخانه و دمای مورد نیاز برای نگهداری از محصول باید مشخص شود.

مراحل تعیین بارهای برودتی سردخانه‌ها به طور کلی شامل محاسبات زیر می‌شود:

  • تعیین گرمای ورودی به فضای سردخانه از طریق دیوارها و سقف سردخانه بر اثر اختلاف دمای فضای بیرون و داخل سردخانه
  • تعیین گرمای ورودی به فضای سردخانه بر اثر باز و بسته شدن درها
  • تعیین گرمای ورودی به فضای سردخانه بر اثر ورود محصولات جدید به سردخانه و اختلاف دمای موجود بین محصولات و دمای سردخانه
  • تعیین گرمای ورودی به فضای سردخانه در محصولات کشاورزی که اصطلاحاً تنفس دارند و در نتیجه تولید گرما می‌کنند
  • تعیین بارهای گرمایی متفرقه ناشی از ورود و خروج افراد، منابع روشنایی سردخانه، ماشین آلات صنعتی و …

انجام محاسبات بالا لازم است زیر نظر یک مهندس ناظر انجام شده و برآوردهای اولیه برای راه‌اندازی سردخانه نیز صورت گیرد.

انتخاب از بین انواع کمپرسور های سردخانه

پس از تعیین بار سرمایشی سردخانه، نوبت به نحوه انتخاب نوع کمپرسور برای سردخانه می‌رسد. کمپرسورهای سردخانه‌ها در دسته‌های متفاوت و با ویژگی‌های متفاوتی طراحی و ساخته می‌شوند؛ و در نهایت این در اختیار کاربر است که بخواهد از چه کمپرسوری و با چه ویژگی‌هایی بهره ببرد. برای مثال ممکن است به یک دو راهی بین انتخاب یک کمپرسور هرمتیک و یک کمپرسور سمی هرمتیک برسید. یا اینکه از بین گزینه‌های مختلف استفاده از یک کمپرسور چند مرحله‌ای را ترجیح دهید. این‌ها موارد و تعاریفی است که قبل از انتخاب کمپرسور برای سردخانه بهتر است نسبت به آن اطلاعاتی داشته باشید.

کمپرسورهای هرمتیک و سمی هرمتیک

طراحی صورت گرفته برای کمپرسورها می‌تواند به صورت باز، سمی هرمتیک و هرمتیک انجام گیرد. در کمپرسورهای هرمتیک موتور کمپرسور و سایر اجزای آن در محفظه‌ای در بسته نصب شده و اگر جزئی از دستگاه دچار ایراد شود، امکان تعویض قطعات آن تقریباً امکان‌پذیر نیست و یا اینکه تعمیر آن هزینۀ زیادی را روی دوش خریداران می‌گذارد. از این کمپرسورها اغلب برای طراحی سردخانه‌های کوچک صنعتی و نیمه صنعتی استفاده می‌شود. مزیت مهم کمپرسورهای بسته این است که امکان ورود ذرات خارجی به محیط کمپرسور وجود ندارد. در نتیجه عمر مفید کمپرسورهای هرمتیک نسبت به دو دستۀ دیگر بیشتر خواهد بود.

انتخاب کمپرسور سردخانه

دربارۀ کمپرسورهای سمی هرمتیک نیز نوع طراحی تقریباً شبیه کمپرسورهای هرمتیک است. با این تفاوت که کمپرسورهای سمی هرمتیک قابلیت تعمیر و یا تعویض قطعات را نیز دارند. از این کمپرسورها برای طراحی سردخانه‌هایی با بار سرمایشی متفاوت می‌توان بهره برد.

کمپرسورهای چند مرحله‌ای و تک مرحله‌ای

در بخش سردخانه‌های زیر صفر به مفهوم سردخانه‌های چند مرحله‌ای اشاره کردیم. همین طور که آگاهید، هدف از به کارگیری کمپرسورها فشرده‌سازی سیال مبرد و تأمین انرژی لازم برای طی کردن سیکل تبرید تراکمی است. نکته‌ای که در این بین وجود دارد، این است که طبق اصول ترمودینامیکی افزایش فشار سیال منجر به افزایش دمای آن نیز می‌شود. به همین خاطر است که در سیکل‌های تبرید تراکمی از یک کندانسور جهت کاهش دمای سیال بالافاصله بعد از کمپرسور استفاده می‌شود.

حال نکته اینجاست که در سردخانه‌های زیر صفر، نیاز است که سرعت گردش سیال در طول سیکل تبریدی افزایش یابد. یکی از راه حل‌های موفق برای این کار کاهش بار گرمایی تولید شده در داخل کمپرسور است. برای عملی کردن این راه حل، می‌توانید از یک کمپرسور چند مرحله‌ای به جای کمپرسورهای تک مرحله‌ای استفاده کنید. در این کمپرسورها فشرده‌سازی سیال مبرد به جای یک مرحله در چند مرحلۀ پیاپی صورت می‌گیرد. در حقیقت سیال مبرد در حد فاصل مرحلۀ اول و دوم (یا مراحل بالاتر) این فرصت را دارد تا کمی از دمای خود بکاهد. این عمل به صورت کلی روی ظرفیت سرمایشی کمپرسور و سیکل تبریدی تأثیر مستقیم خواهد داشت.

مهمترین کاربرد کمپرسورهای چند مرحله‌ای جهت ساخت و طراحی سردخانه‌های زیر صفر و با ظرفیت‌های بالا است. طبیعی است که قیمت اولیۀ کمپرسورهای چند مرحله‌ای نسبت به کمپرسورهای تک مرحله‌ای بیشتر باشد. به همین خاطر در سردخانه ‌های کوچکتر هم‌چنان استفاده از کمپرسور های تک مرحله‌ای در اولویت اول انتخاب است.

نحوه انتخاب کمپرسور برای سردخانه

نحوه انتخاب بین انواع کمپرسور برای سردخانه

امروزه کمپرسورهای تبریدی در انواع مختلفی تولید می‌شوند. از کمپرسورهای رفت و برگشتی گرفته تا کمپرسورهای اسکرو و اسکرال که عملکرد بهتری نسبت به کمپرسورهای قدیمی دارند و از آن‌ها به عنوان نسل جدید کمپرسورهای تبریدی نام برده می‌شود.

کمپرسورهای رفت و برگشتی که به کمپرسورهای سیلندری نیز شهره هستند، هم‌چنان جزء انتخاب‌های اولیه برای راه‌اندازی یک سردخانه به حساب می‌آیند. دلیل این اقبال به کمپرسورها، ظرفیت سرمایشی متغیر آن‌ها در مدل‌های متنوع و قدرت بالای آن‌هاست؛ به شکلی که در ساخت انواع سردخانه‌ها می‌توان از کمپرسورهای رفت و برگشتی استفاده کرد.

استفاده از کمپرسورهای اسکرال نیز در سالیان گذشته مورد استقبال قرار گرفته است. مهم‌ترین مزیت کمپرسورهای اسکرال عمر بالای این کمپرسورها و عملکرد بهینۀ آن است که اتلاف انرژی را به حداقل می‌رساند. طراحی کمپرسورهای اسکرال به شکلی صورت گرفته که دارای قطعات متحرک کمتری است و عمل فشرده سازی سیال مبرد را با توان بالاتری انجام می‌دهد. از کمپرسورهای اسکرال در ساخت سردخانه‌های کوچک و نیمه صنعتی استفاده می‌شود.

دستۀ سوم کمپرسورهای سردخانه‌ای، کمپرسورهای اسکرو است. در این کمپرسورها میزان مصرف انرژی الکتریکی به پایین‌ترین میزان ممکن رسیده و کمپرسور در بهینه‌ترین حالت ممکن کار فشرده‌سازی سیال مبرد را انجام می‌دهد. به همین خاطر است که از کمپرسورهای اسکرو در ساخت سردخانه‌های کوچک، سردخانه‌های متحرک و حتی سردخانه‌هایی با ظرفیت بالا استفاده می‌شود.

انتخاب کمپرسور سردخانه

جمع بندی

از کمپرسور به عنوان قلب متحرک سیستم‌های تبرید تراکمی نام برده می‌شود. با توجه به اینکه در ساخت سردخانه‌های صنعتی، نیمه صنعتی و متحرک نیز از سیکل‌های تبریدی استفاده می‌شود، می‌توان گفت انتخاب کمپرسور نیز در ساخت سردخانه‌ها از نکات مهم طراحی است. در نحوه انتخاب کمپرسور برای سردخانه لازم است از قبل مشخص کرد که دلیل اصلی احداث سردخانه چیست؟ قرار است در چه محلی احداث شود و لازم است چه شرایط محیطی‌ را رقم بزند. پس از آن نوبت به تعیین بار برودتی سردخانه است. برای این کار لازم است از یک مهندس باتجربه و خبره کمک گرفت. با مشخص شدن ظرفیت سرمایشی کمپرسور نوبت به انتخاب کمپرسور از بین مدل‌های موجود می‌رسد. در این مرحله باید از پیش اطلاعاتی راجع به انواع کمپرسورهای موجود در بازار، کارایی آن‌ها و تناسب آن با نوع سردخانه احداثی داشته باشید. در نهایت اینکه برای انتخاب کمپرسور مناسب بهتر است پس از کسب اطلاعات مورد نیاز به سراغ یک مشاور مناسب بروید و از تجربیات گران‌بهای مشاوران نیز استفاده ببرید.س

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

*

code