سیکل تبرید

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.

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

سیکل 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.