سیکل تبرید، فرآیندی است که طی آن گرما از یک محیط گرفته شده و به محیطی دیگر منتقل می شود. این فرآیند اساس کار سیستم های تهویه مطبوع، یخچال ها و فریزرها را تشکیل می دهد. در این مقاله، به بررسی جامع سیکل تبرید، اجزای آن و انواع مختلف آن خواهیم پرداخت.
فهرست محتوا
سیکل تبرید چیست ؟
سیکل تبرید یک فرآیند ترمودینامیکی است که در یخچال ها، تهویه مطبوع، پمپ های حرارتی و سایر سیستم های خنک کننده برای انتقال گرما از مکانی به مکان دیگر و در نتیجه خنک کردن فضا یا ماده مورد استفاده قرار می گیرد. درواقع چرخه تبرید بر اساس اصول ترمودینامیک عمل می کند و برای رسیدن به هدف خود به خواص مبردها متکی است.
اجزای اصلی سیکل تبرید
سیکل تبرید صنعتی از چهار جزء اصلی تشکیل شده است: کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط و اواپراتور. این موارد را به همراه اجزای فرعی سیکل در ادامه بررسی می کنیم.
کمپرسور
کمپرسور قلب سیکل تبرید است که وظیفه آن فشرده کردن گاز مبرد و افزایش فشار آن است. کمپرسورها در انواع مختلفی مانند کمپرسورهای رفت و برگشتی، اسکرال و اسکرو تولید میشوند.
کندانسور
در کندانسور، گاز مبرد فشرده شده با تبادل حرارت با محیط، به مایع تبدیل می شود. کندانسورها می توانند هوا خنک یا آب خنک باشند. کندانسورهای هوا خنک از فن و پره برای تبادل حرارت با محیط استفاده کرده، در حالی که کندانسورهای آب خنک از آب برای این منظور استفاده می کنند.
شیر انبساط
شیر انبساط، مایع مبرد را با عبور از یک روزنه کوچک، به فشار و دمای پایین تر می رساند. این کار باعث می شود که مبرد در اواپراتور به جوش آید و گرمای محیط را جذب کند.
اواپراتور
در اواپراتور سیکل تبرید، مبرد با تبادل حرارت با محیط، گرمای محیط را جذب کرده و تبخیر شده و به گاز تبدیل میشود. اواپراتورها میتوانند به صورت پره دار، لوله ای و صفحهای باشند.
فیلتر درایر
فیلتر درایر، رطوبت و ناخالصی های موجود در گاز مبرد را جذب می کند. این کار باعث می شود که عمر کمپرسور و سایر اجزای سیکل تبرید افزایش یابد.
لوله کشی
لوله کشی، اجزای سیکل تبرید را در تجهیزات مربوط به آن مانند هواساز به هم متصل می کند و گاز مبرد را در سیکل تبرید به گردش در میآورد. لولهها باید از جنس مناسب باشند تا بتوانند در برابر فشار و دمای بالا مقاومت کنند.
شیر برقی
شیر برقی، جریان گاز مبرد را در چرخه تبرید کنترل میکند. شیر برقی میتواند به صورت دستی یا اتوماتیک کنترل شود.
کنترل کننده فشار
کنترل کننده فشار، فشار گاز مبرد را در سیکل تبرید کنترل میکند. در صورت بالا رفتن فشار گاز مبرد، کنترل کننده فشار، کمپرسور را خاموش میکند.
نشانگر دما
نشانگر دما، دمای گاز مبرد را در نقاط مختلف سیکل تبرید نشان می دهد. این اطلاعات برای عیب یابی و تنظیم سیکل تبرید مفید است.
رسیور
رسیور، مخزنی است که برای ذخیره مایع مبرد استفاده می شود. رسیور به stabilize عملکرد سیکل تبرید کمک می کند.
انواع سیکل تبرید
انواع سیکل تبریدسیکل تبرید در هر کدام از وسایل و تجهیزات مانند مینی چیلر دارای انواع مختلفی است که هر کدام ویژگی های خاص خود را دارند. در ادامه آن ها را بررسی می کنیم.
سیکل تبرید تراکمی
این نوع از چرخه تبرید با فشرده سازی گاز مبرد شروع می شود و فشار و دمای آن را افزایش می دهد. گاز پرفشار با وارد شدن به کندانسور گرما را به محیط اطراف آزاد می کند و به حالت مایع تبدیل می شود. این مبرد مایع سپس از یک شیر انبساط عبور می کند که فشار و دمای آن را کاهش می دهد و اجازه می دهد تا وارد اواپراتور شود. در داخل اواپراتور، مایع کم فشار، گرما را از محیط اطراف خود جذب می کند و باعث می شود که یک بار دیگر به گاز تبخیر شود. سپس این مبرد گازی برای تکرار چرخه به داخل کمپرسور مکیده می شود.
سیکل تبرید جذبی
نوع جذبی برای کاربردهای خنک کننده بدون کمپرسورهای مکانیکی استفاده می شود. این سیستم با جذب گرما از یک محیط خنک کننده به محلول مبرد عمل می کند، که سپس تحت فرآیند تبخیر و جذب قرار می گیرد. این چرخه از چهار مرحله اصلی تشکیل شده است: تبخیر، جذب، دفع و تراکم. در طول تبخیر، گرما جذب می شود و باعث تبخیر مبرد می شود. در مرحله جذب، بخار جذب یک محلول می شود و یک محلول قوی ایجاد می کند. دفع بخار جذب شده را از محلول آزاد می کند و تراکم بخار را به شکل مایع برمی گرداند و چرخه را کامل می کند.
سیکل تبرید ترموالکتریک
نوع ترموالکتریک بر اثر پلتیر متکی است، که یک جریان الکتریکی از محل اتصال بین دو هادی مختلف را عبور می دهد تا اختلاف دما ایجاد می کند. در این چرخه، جریان DC به یک ماژول ترموالکتریک اعمال شده و باعث می شود یک طرف گرما را جذب کند و طرف دیگر آن را آزاد کند. این کار یک اثر خنک کننده در یک طرف و یک اثر گرمایش از طرف دیگر ایجاد می کند. همانطور که گرما جذب می شود، قسمت سرد خنک شده و سرما را ایجاد می کند. بر خلاف سیکل تبرید سنتی، تبرید ترموالکتریک فاقد قطعات متحرک است و به همین دلیل آن را جمع و جور، قابل اعتماد و مناسب برای کاربردهای خنک کننده مانند یخچال های قابل حمل و لوازم الکترونیکی در مقیاس کوچک می کند.
سیکل تبرید مغناطیسی
سیکل تبرید مغناطیسیسیکل تبرید از نوع مغناطیسی یک روش نوین برای سرمایش است که از خاصیت مغناطیسی مواد برای جذب و دفع گرما استفاده میکند. این سیکل بر خلاف سیکل تبرید سنتی که از مبردهای شیمیایی استفاده می کنند، دوستدار محیط زیست و بدون آلایندگی است. در این سیکل تبرید ، از مادهای به نام مبرد مغناطیسی استفاده می شود. این ماده خاصیت مغناطیسی دارد و در هنگام اعمال میدان مغناطیسی، گرم شدده و در هنگام حذف میدان مغناطیسی، سرد می شود.
مراحل سیکل:
۱٫ مغناطیس کردن: ماده مغناطیسی در معرض میدان مغناطیسی قوی قرار می گیرد. این کار باعث گرم شدن ماده و جذب گرما از محیط اطراف می شود.
۲٫ جابجایی: ماده مغناطیسی گرم شده به مکان دیگری منتقل می شود.
۳٫ غیر مغناطیسی کردن: میدان مغناطیسی از ماده مغناطیسی حذف می شود. این کار باعث سرد شدن ماده و دفع گرما به محیط اطراف می شود.
۴٫ جابجایی: ماده مغناطیسی سرد شده به مکان اولیه خود بازگردانده می شود.
سپس با مغناطیس شدن مجدد ماده مبرد، چرخه تکرار می شود و این فرآیند برای خنک سازی مداوم ادامه می یابد. تبرید مغناطیسی چندین مزیت را نسبت به سیستم های تبرید سنتی ارائه می دهد، از جمله راندمان بالاتر، اثرات زیست محیطی کمتر (زیرا از استفاده از مبردهای مضر جلوگیری می کند) و عملکرد بالقوه آرام تر به دلیل عدم وجود قطعات متحرک. با این حال، هنوز در مرحله تحقیق و توسعه برای استفاده تجاری گسترده است.
سخن پایانی
سیکل تبرید یک فرایند ترمودینامیکی است که برای از بین بردن گرما از یک محیط و انتقال آن به محیطی دیگر با دمای بالاتر استفاده می شود. این فرایند اساس کار یخچال ها، کولرهای گازی و سایر سیستم های تهویه مطبوع را تشکیل می دهد. با وجود برخی معایب، این سیکل مزایای قابل توجهی دارد و نقش مهمی در حفظ مواد غذایی، تهویه مطبوع و بسیاری از صنایع دیگر ایفا می کند. شرکت آراد انرژی یکی از بهترین ها در زمینه ارائه این سیستم در سیستم های سرمایشی است.
سوالات متداول
اجزای اصلی سیکل تبرید کدامند؟
کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساط
مبرد چیست؟
مادهای که در سیکل تبرید گرما را جذب و دفع میکند.
کاربردهای سیکل تبرید چیست؟
یخچال، کولر گازی، تهویه مطبوع و صنایع مختلف
مزایای سیکل تبرید چیست؟
ایجاد سرمایش، حفظ مواد غذایی، کاربرد در صنایع
راهکارهای بهبود سیکل تبرید کدامند؟
استفاده از مبردهای دوستدار محیط زیست، افزایش راندمان، استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر
