تجهیزات تبرید شامل انواع تجهیزات سرمایشی مانند کمپرسورها، کندانسورها، اواپراتور ها، سیستم های کنترلی، تجهیزات تبرید مانند کنترل کننده های فشار و دما ، تجهیزات سرویس و نگهداری، روان کننده ها،مواد مبرد ،انواع نمایشگر ها و گیج ها، شیرآلات مواد مصرفی و... میباشد.
در هر سیکل سرد کننده مانند کولر گازی،چیلر،سردخانه،آبسردکن و هر دستگاه سرد کننده دیگر هماهنگی و عملکرد قطعات برودتی کنار یکدیگر به واسطه جریان مبرد و خنک کاری و روان کاری روغن ها، عمل تبرید و سرمایش انجام می شود.
سیکل تبرید به دو شکل تبرید تراکمی و تبرید جذبی یا ابزوربشن وجود دارد .قلب سیستم های تراکمی کمپرسور ودر سیستم های جذبی ژنراتور است. در واقع کمپرسور و ژنراتور تامین کننده انرژی مورد نیاز سیکل تبرید هستند.
کمپرسور،کندانسور،اواپراتور و قطعه انبساطی ( قطعه انبساطی در بسیاری از سیستم ها لوله مویین است و در سیستم های بزرگ تر و دقیق تر شیر انبساط )
مبرد در سیکل تراکمی از گازهای مبرد کلروفلورو کلروکربنها یا همان گاز فریون استفاده می کند.
البته در سردخانه ها و سیستم های تبرید بزرگتر از مبرد آمونیاک هم بهعنوان ماده مبرد در سیکل تراکمی استفاده میشود.
ژنراتور،اواپراتور،کندانسور،ابزوربر مبرد در سیستم تبرید جذبی آب است واز لیتیوم بروماید به عنوان ماده جاذب استفاده میشود ،در نوع دیگری از سیکل تبرید جذبی آب به عنوان جاذب و آمونیاک به عنوان مبرد به کار می رود.
اصلی ترین و پیچیده ترین تجهیزات تبرید است که به عنوان اصلی ترین قطعه در سیکل تبرید تراکمی به کار میرود و در رنج وسیعی از ظرفیت 6/1 اسب بخار تا ۳۰۰ اسب بخار و بالاتر تولید می شود.
کمپرسورها به پنج نوع رفت و برگشتی،سانتریفیوژ،اسکرو و اسکرال و تیغه ای تقسیم میشوند که با توجه به نوع کاربری و ظرفیت و حساسیت و نوع کنترل ظرفیت تعداد و نوع آنها در سیستم تبرید تعیین می گردد.
البته دسته بندی های دیگری در کمپرسور ها وجود دارد که شامل انواع کمپرسور باز،بسته یا هرمتیک،سمی هرمتیک یا نیمه بسته،دو مرحله ای،تسمه ای و... می باشد.
کمپرسور در سیکل تبرید تراکمی وظیفه مکش و تراکم گاز مبرد را جهت به جریان انداختن سیکل تبرید بر عهده دارد. کمپرسورها معمولاً از انرژی الکتریکی حرکت دورانی تولید کرده و سپس از این انرژی به روش های مختلف برای متراکم سازی گاز استفاده میکنند. معمولاً در اکثر انواع کمپرسورها الکتروموتور به وسیله گاز مبرد خنک می شود و برخی دیگر از انواع کمپرسور به وسیله هوا خنک می شوند.
کمپرسور گاز را با سرعت بالا مکش می کند و متراکم می کند تراکم گاز سبب گرم شدن گاز خروجی میشود گاز مبرد پرفشار با دمای بالا برای ادامه سیکل تبرید به سمت تقطیر کننده یا همان کندانسور می رود.
کندانسور در سیکل تبرید تراکمی به دو شکل کندانسور آب خنک و کندانسور هوا خنک است. کندانسور آب خنک به وسیله برج خنک کننده و با جریان آب خنک می شود این نوع کندانسورها بصورت صفحه ای یا پوسته لوله هستند. کندانسور هوا خنک به وسیله فن های نصب شده روی کندانسور توسط هوا خنک می شود، این نوع کندانسورها دارای فین های حرارتی روی سطح لوله ها برای ایجاد سطح حرارتی بالاتر هستند و فن مستقیما گاز داخل لوه های کندانسور را خنک میکند.
راندمان سیکل آب خنک بالاتر از نوع هواخنک است.
در سیستم چیلر کندانسور آب خنک در کنار چیلر و در موتورخانه نصب میشود. در صورتی که کندانسور هوا خنک باید در فضای باز نصب شود. چیلرهای قدیمیتر که از کندانسور هوایی استفاده میکردند به وسیله لوله کشی چیلر را به کندانسور متصل می کردند که طول مسیر لوله کشی با سایز بالا و به متعاقبا مصرف گاز و نگهداری بیشتری را می طلبید. چیلر ها جدیدا به صورت یکپارچه به همراه کندانسور هوا خنک تولید می شوند و مجموعه به صورت کامل در فضای باز نصب می شود.
کندانسور وظیفه خنک کردن گاز متراکم را برعهده دارد .در نتیجه خنک کاری تقطیر صورت میگیرد و گاز مبرد به مایع مبرد تبدیل میشود.
گاز مبرد که در کندانسور تبدیل به مایع شده برای انجام فرایند خنک کاری باید انبساط پیدا کند. ایجاد فرآیند انبساط توسط قطعه انبساطی انجام می گیرد.
عبور مایع پرفشار از مجرای باریک و سپس ورود به فضای باز اواپراتور سبب انبساط پیدا کردن و در واقع پودر شدن مایع مبرد می شود مانند زمانی که با انگشت خود جلوی فشار آب یک لوله را می گیرد آب با ذرات کوچکتر از اطراف لوله پخش میشود در واقع شما در این حالت یک سیستم انبساطی ایجاد کرده اید.
مایع مبرد منبسط شده به فضای اواپراتور وارد میشود فضای اواپراتور توسط کمپرسور مکش شده و دارای فشار پایین است. انبساط مایع مبرد در فشار پایین اواپراتور سبب تبخیر مایع و جذب حرارت می گردد.
در بسیاری از سیستم های تبرید کوچک مانند یخچال ها،آب سرد کن ها،کولرهای گازی و... از لوله موئین جهت انبساط گاز استفاده می شود.
زمانی که سیستم تبرید بزرگتر می شود و نیاز به کنترل و یا تنظیم بخش انبساط هست از شیر انبساط استفاده می شود. شیر انبساط یا اکسپنشن ولو expantion valve در انواع دستی،ترموستاتیک،الکترونیکی،اتوماتیک تولید میشود.
انتخاب نوع شیر انبساط عوامل زیر بستگی دارد:
- نوع گاز مبرد
- ظرفیت شیر سیکل تبرید
- دمای کاری
- میزان حساسیت سیستم
- فشار کندانسور و اواپراتور
اواپراتور وظیفه خنک کاری را برعهده دارد. اواپراتور در انواع مبدل حرارتی گاز به هوا،گاز به آب،گاز به روغن و... تولید می شود. در واقع هدف، خنک کردن سیال مورد نظر است این سیال می تواند آب یا هوای محیط نصب یا سیال فرایندی باشد.
گاز مبرد پس از انبساط در سیستم انبساطی وارد اواپراتور شده و به دلیل فشار پایین اواپراتور به واسطه مکش کمپرسور مایع مبرد تبدیل به گاز مبرد میشود و طی عمل تبخیر گرما از هوا یا سیال اطراف اواپراتور جذب می شود و محیط و سیال مورد نظر خنک میشوند.
اواپراتور چیلر
اواپراتور چیلر در انواع اواپراتور صفحه ای،اواپراتور شل اند تیوب یا همان پوسته و لوله است که به صورت یک یا چند مدار تولید میشوند.
اواپراتور کولر گازی
اواپراتور کولر گازی در واقع همان کویل های درون پنل داخلی است که در زمان نظافت فیلتر رویت میشوند.
اواپراتور سردخانه
در اتاق سرد از نوع هوا خنک با فن های مخصوص جهت به حرکت در آوردن هوا از روی کویل های اواپراتور است.
اواپراتورآبسردکن
مخزن ذخیره که به وسیله لوله های مسی احاطه شده و گرمای مورد نیاز از آب درون مخزن گرفته می شود و آب خنک می شود.
اواپراتور یخچال
محل جایخی که در سیستمهای قدیمی برفک ایجاد میکرد اواپراتور یخچال است.
گاز مبرد سیال واسط بین تجهیزات تبرید است که به واسطه نقطه جوش پایین و گرمای نهان بالا قابلیت خنک کاری دارد. گاز مبرد از ترکیب مواد شیمیایی یا ترکیب چند نوع گاز مورد به وجود می آید.
گازهای مبرد پرکاربرد عبارتند از R507C , R410a,R134a,R22,R11,R404,R141b,R504 و ...
بسته بندی گاز مبرد
هر گاز مبرد دارای رنگ بسته بندی خاص است. برای مثال گازR22 سبز است گاز R134 آبی کمرنگ است گازR410 صورتی است و گاز R406 رنگ خردلی دارد.
گاز مبرد در انواع بسته بندی با وزن های مختلف از ۳۷۰ گرم تا ۲۰۰۰ کیلوگرم میباشد که متداول ترین آنها 5/13 کیلوگرمی است. گازهای مبرد تماماً در کپسول های فلزی عرضه می شوند.
طبقه بندی گاز مبرد
طبقه بندی گازها با چند روش انجام میپذیرد یکی از این طبقه بندی ها مربوط به مواد شیمیایی گاز است.
دسته گاز مبرد متان که با حروف Rو اعداد دو رقمی نمایش داده می شوند . R11,R30,R22 و ...
دسته گاز مبرد اتان که با حروفR و اعداد سه رقمی با صدگان یک نمایش داده می شوند . R134,R141,R170 و...
دسته اترها که با حروف RE نمایش داده میشوند مانند RE170
دسته گاز مبرد پروپان که با حروف R و اعداد سه رقمی با صدگان 2 نمایش داده می شوند. R218,R290 و...
دسته هیدروکربن ها و گاز های اکسیژن دار که با حروف R و عدد سه رقمی با صدگانش ۶ نمایش داده میشوند مانند R600,R611 و...
ترکیبات آلی حلقوی که با حروف C و R نمایش داده می شوند.
ترکیبات نیتروژن دار که با حروف R و اعداد سه رقمی با صدگان ۶ و دهگان ۳ نمایش داده میشوند. R630,R631
ترکیبات گاز مبرد معدنی که با حروف R و اعداد سه رقمی با صدگان ۷ نمایش داده میشوند مانند R702,R764
ترکیبات آلی غیر اشباع با حروف R و یک عدد چهار رقمی با هزارگان ۱ یک نمایش داده می شوند. R1150,R1270
دسته بندی دیگر گاز مبرد که از اصلی ترین دسته بندی هاست به صورت زیر است.
دسته اول: گازهای مبرد بیخطر مانند R11,R22,R500 و...
دسته دوم: گاز مورد مواد سمی و تا حدی قابل اشتعال مانندR707 یا همان آمونیاک R406,R160 و...
دسته سوم: گاز مبرد قابل اشتعال R290,R1150,R50 و...
خصوصیات گاز مبرد
گاز مبرد باید:
- سمی نباشد
- قابل انفجار نباشد
- خورنده نباشد
- قابل اشتعال نباشد
- پایدار باشد
- قابل تشخیص در صورت نشت باشد
- نقطه جوش پایین داشته باشد
- در فشار پایین عمل کند
- تنفس آن مضر نباشد
- گرمای نهان بالا داشته باشد
- فشار تبخیر و تقطیر آن بالا باشد
- اکسید کننده نباشد
- دمای بحرانی بالایی داشته باشد
- حرارت تبخیر بالایی داشته باشد
- در حالت گاز چگالی بالایی داشته باشد
- دوستدار محیط زیست باشد
روغن کمپرسور یا همان روغن تبرید جهت روغن کاری قطعات داخلی کمپرسور و همینطور خنک کاری کمپرسور استفاده می شود.
انواع روغن تبرید
روغن پلی استر Polyolester oil یا همان پلیول استر نوع ترکیبی روغن برای سیستم های تبرید است و با مبردهای R12,R134 و R410 سازگاری دارد. بصورت مخفف به این روغنPOE گفته میشود.
روغن معدنی ، منیرال اویل Mineral oil که از تقطیر نفت به دست می آید و بدون بو و رنگ و مزه است و غیر سمی است. به این روغن روغن سفید هم می گویند. به صورت مخفف به این روغن MO گفته می شود. این روغن در دمای پایین ویسکوزیته پاینی دارد و مناسب سیستم های برودتی است.
روغن آکلیل بنزن Alkyl benzene یک ترکیب شیمیایی است که خاصیت روغنی دارد. دارای چگالی ۸۵ درصد آب است و نسبتاً ثبات حرارتی بالایی دارد و قیمت پایین تری دارند.
روغن پلی آلکلین گلیکولpolyalkylene Glycol روغن پایه سنتتیک که از پلیمرهای هیدروکربنی به دست میآید به صورت مخفف به این روغن PAG گفته میشود. این روغن جاذبه رطوبت است و بیشتر برای R134 استفاده میشود. در سیستم خنک کننده اتومبیل ها بیشتر از این روغن استفاده می گردد.
روغن پلی آلفا الفین Polyalphaolefin oil یا به صورت مخفف PAO نامیده میشود .مانند روغن PAG روغن پایه اصلی مصنوعی است. و از هیدروکربن شاخه ای است. جاذب رطوبت هستند و میتوانند در بسیاری از موارد جایگزین PAG شوند.
روغن Polyvinyl Ether پلی ونیل اتر که جاذبه رطوبت نیست به صورت مخفف به این روغن PVE گفته میشود این روغن می تواند جایگزین POE باشد. این روغن پایه سنتتیک و از پلیمر به دست می آید.
پرکاربردترین روغن ها روغن پلی استرو مینرال است. این دو روغن به هیچ عنوان نباید با یکدیگر مخلوط شوند. روغنهای مینرال دارای قیمت بالاتر از نوع POE هستند.
خصوصیات روغن کمپرسور
روغن کمپرسور باید در دمای پایین ویسکوزیته پایینی داشته باشد یعنی غلیظ نباشد.
روغن کمپرسور باید از نوع انتخابی گردد که موم نداشته باشد و تولید کف نکند و عاری از آلودگی و ناخالصی باشد.
میل ترکیبی با گاز مبرد نداشته باشد اما توانایی حل کردن مبرد را داشته باشد در عین حال کیفیت روغن کاری خوبی داشته باشد. اشتعال زا نباشد.
رسانای الکتریکی روغن تبرید باید پایین باشد.
در درجه حرارت بالا خاصیت خود را از دست ندهد و خاصیت خود را در دماهای پایین حفظ کند و تبخیر نشود.
تجهیزات کنترلی تبرید شامل انواع ترموستات ها،نمایشگرها،شیرهای برقی،کنترل کننده های فشار،کنترل فشار روغن،پرشر سوئیچ ها و... میباشند.
ترموستات سیستم تبرید جهت کنترل دمای محیط یا آب خنک شونده استفاده می شوند که خروجی آن می تواند مستقیماً به کمپرسور،فن اواپراتور،شیر برقی،سیستم کنترل ظرفیت یا همان On loader و... دستور دهد.
ترموستات هایی که در سیستم های برودتی استفاده می شوند از نوع تک مرحله ای در سیستم های کوچکتر و از نوع دو یا چهار مرحله ای در سیستمهای بزرگتر و سیستمهای کنترل دمای پیشرفته تر در سیستم های تبرید حساس تر و بزرگ تر استفاده می شود.
ترموستات دیگری که در سیستمهای تبرید استفاده می شود ترموستات آنتی فریز است که روی اواپراتور نصب می شود و وظیفه کنترل دمای حداقلی اواپراتور را بر عهده دارد. زمانی که دما از حد تنظیمی ترموستات آنتی فریز پایینتر بیاید ترموستات آنتی فریز دستور قطع می دهد.
نمایشگر ها در چیلر ها و سیستم های برودتی برای نمایش فشار و دما و نمایش درون خط سیال مبرد استفاده می شوند.
نمایشگرهای فشار و دما به دو صورت دیجیتال و آنالوگ هستند. نمایش بخش فشار بالا و فشار پایین چیلر معمولاً توسط گیج های فشار و نمایش دمای کارکرد چیلر معمولاً توسط نمایشگر دیجیتال نمایش داده می شود.
نمایشگر های خط سیال و نمایشگر کارتر کمپرسور جزو دسته سایت گلاس ها هستند که نشانگر نوع سیال مبرد داخل خطوط لوله و کیفیت روغن و میزان روغن کمپرسور هستند.
برای قطع مسیر سیال مبرد در مسیر مایع بین کندانسور شیر انبساط نصب میشود. شیر برقی از ترموستات دستور می گیرد و در صورت بسته شدن، مسیر جریان را قطع کرده وبا بسته شدن مدار، مکش کمپرسور سبب افت فشار اواپراتور شده و با عملکرد لوپرشرLowpressure کمپرسور خاموش می گردد.
شیر برقی سیستم سادهای دارد و به وسیله یک بوبین مغناطیسی شیر را باز و بست میکند و به صورت ON و OFF کار میکند. شیرهای برقی به صورت اتصال دنده ای, مهره ای و جوشی استفاده میشود که بیشترین مدل مورد استفاده نوع جوشی است. شیر برقی با برق تک فاز ۲۲۰ ولت کار میکند.
شیر برقی سیستم های برودتی معمولاً از نوع نرمان اوپن هست یعنی در زمانی که جریان برق قطع است شیر باز است و با اتصال جریان شیر بسته میشود.
سایزهای بکار رفته شیر برقی در سیستمهای تبرید شامل 8/1 2 و 8/5 1 و 8/3 1 و 8/1 1 و 8/7 و 8/3 و 2/1 و 8/5 و 4/1.
برای جلوگیری از حرکت ذرات جامد و معلق در سیستم و جذب رطوبت و جذب اسید از فیلتر در سیستم های تبرید استفاده میشود.
فیلترها به صورت جوشی و مهره ای و فلنچی هستند و روی خط مایع نصب میشوند.
فیلتر درایر
در داخل فیلتر درایر مواد رطوبت گیر به صورت پودر و یا بلوک استوانهای قرار دارند که به آنها کردرایر گفته میشود. کردرایر به صورت بلوک های با طول ۱۵ و قطر ۱۰ سانتی متر است. با توجه به طول کردرایر می توان تعداد کر داخل آن را تشخیص داد.
کردرایو استوانه تو خالی است که گاز از وسط وارد شده و از اطرف خارج می شود و در حین عبور از منافذ درایر تصفیه میشود.
فیلتر روغن
فیلتر روغن برای تصفیه و جدا کردن ذرات جامد و تجزیه شده در روغن به کار میرود. روغن های بکار رفته در سیستم های برودتی در دمای بالای ۱۸۰ و ۲۰۰ درجه سانتیگراد شروع به تجزیه شدن میکنند. مولکول های روغن به هم چسبیده و تشکیل لخته و لجن میکنند که به وسیله فیلتر جذب میشوند.
علاوه بر دمای بالا وجود هوا در سیستم دلیل دیگر تجزیه روغن است.
موفلر در خروجی کمپرسور و مسیر گاز خروجی داغ نصب میشود. موفلر یا همان صدا خفه کن جهت یکنواخت کردن دسیبل صدا در کمپرسور ها استفاده می . موفلر صدا را کم نمی کند بلکه دسیبل صدا را متعادل می کند.
موفلر گاها داخل پوسته کمپرسور هستند و دیده نمیشوند. بر خی دیگر از انواع موفلر به صورت عمودی کنار کمپرسور نصب میشود به صورتی که ورود سیال به موفلر از بالا و خروجی آن از پایین است.
درون موفلر یا صدا خفه کن از ورقهای سوراخ دار به صورت رول شده استفاده شده است تا افت فشار را در مسیر گاز مبرد ایجاد نمایند.
رسیور در سیستم تبرید دو وظیفه اصلی دارد اول اینکه اطمینان حاصل می کنیم که با استفاده از رسیور همواره مایع مبرد به سمت اواپراتور در جریان است و سیال مبرد به صورت دوفازی به اواپراتور نمیرود. هرچه سیال مبرد با خلوص مایع بیشتر به اواپراتور برسد راندمان سیستم بالاتر است.
وظیفه دوم رسیور جمع کردن مبرد است در زمان پمپ دادن یا سرویس می توان گاز مبرد را تماماً داخل رسیور جمع کرد.
رسیور معمولاً در نزدیکی کندانسور و زیر کندانسور نصب می شود.
یکی دیگر از موارد نیاز به رسیور عدم حساسیت دستگاه به میزان مبرد چون مانند یک حجم انبساطی عمل می کند و مقداری ذخیره مبرد در رسیور هست. در سیستمهایی که رسیور ندارند میزان مبرد باید دقیق باشد.
معمولاً در سیستم های تبرید از رسیورهای افقی استفاده میشود البته رسیور در نوع عمودی نیز تولید می شود.
از رسیور در سیستمهای که کندانسور آبی دارند استفاده نمیشود چرا که پوسته کندانسور آبی خود به عنوان محل تجمع گاز استفاده میشود. در سیستمهای کندانسور هوایی نیاز به رسیور ضروری است.
