در سیستم تبرید تراکمی چهار دستگاه اصلی وجود دارد،گاز مبرد توسط کمپرسور متراکم شده و با فشار و دمای بالایی از خط تخلیه کمپرسور خارج می شود. این گاز فوق داغ سپس وارد کندانسور (تقطیر کننده) شده و به صورت و با انتقال حرارت با هوا
(کندانسور هوایی) یا آب (کندانسور آبی) تقطیر شده و به صورت مایع از کندانسور خارج میشود. مایع مبرد سپس از خط مایع عبور کرده و به شیر انبساط می رسد. شیر انبساط با ایجاد افت فشار دمای مبرد را کاهش داده و اواپراتور (تبخیر کننده) هدایت می کند.
در اواپراتور مبرد با دریافت حرارت از هوا یا سیال دیگر تبخیر شده و به صورت گاز فوق داغ از اواپراتور خارج می شود. این گاز فوق داغ توسط مکش به کمپرسور می رسد.
در خط مکش فقط گاز فوق داغ (سوپرهیت) وجود دارد چون مایع مبرد نباید به کمپرسور برسد. شیر انبساط ترموستاتیکی این وظیفه را بر عهده دارد که مقدار مبرد ورودی به اواپراتور را طوری تنظیم می کند که در هر شرایطی مبرد مایع در اواپراتور تبخیر شده و هیچ مایعی از آن خارج نشود.
گاز سوپرهیت شده از اواپراتور خارج شده و به کمپرسور می رسد. در خط مکش فشار گاز پایین و دمای آن نیز پایین است. فشار گاز مبرد در خط مکش همان فشار اواپراتور است که فشار سنج (گیج) مکش نشان می دهد.
کمپرسور بعد از تراکم گاز فشار آنرا افزایش می دهد و در اثر این تراکم دمای گاز خروجی از کمپرسور نیز افزایش می یابد. پس در خط تخلیه فقط گاز سوپرهیت شده با دما و فشار بالا وجود دارد.
گاز تخلیه شده از کمپرسور وارد کندانسور می شود و در اثر انتقال حرارت با هوا در فشار ثابت تقطیر شده و به صورت مایع از کندانسور خارج می شود. اگر کندانسور از لحاظ ظرفیت حرارتی درست انتخاب شده باشد مایع خروجی چند درجه بیشتر دمای اشباع خنک تر شده (سابکول) و سپس از کندانسور خارج می شود. پس در خط مایع فقط مایع سابکول شده با فشار و دمای بالا وجود دارد. دقت شود که دمای که دمای مایع سابکول شده با دمای گاز خروجی ازکمپرسور یکی نیست ولی فشار آن ها یکی است.
مایع مبرد بعد از کندانسور به مخزن ذخیره (ریسیور) می رسد و از آنجا توسط خط مایع به پشت شیر انبساط منتقل میشود.
شیر انبساط با ایجاد افت فشار دمای مبرد را کاهش می دهد. چون فشار مبرد کاهش یافته در نتیجه مقداری از مایع مبرد تبخیر شده و بعد از شیر انبساط مخلوط مایع و گاز با فشار و دمای پایین وجود دارد.
این مخلوط گاز و مایع توسط پخش کن در مدارهای اواپراتور تقسیم می شود.
در اواپراتور مایع مبرد با دریافت حرارت از هوایی که از روی اواپراتور عبور می کند در فشار و دمای ثابت تبخیر شده و از اواپراتور به صورت گاز سوپرهیت شده خار ج می شود.همانطور که قبلا گفته شد، شیر انبساط مقدار عبوری مبردرا طوری تنظیم میکند که تمام مایع مبرد در اواپراتور تبخیر شده و هیچ مایعی از اواپراتور خارج نشود. فشار مبرد بعد از شیر انبساط تا ورودی به کمپرسور ثابت است (بافرض اینکه افت فشاری وجود نداشته باشد)
کارکرد سیستم تبرید
برای درک بهتر کارکرد سیستم تبرید چند تعریف مهم را باید به خاطر داشت.
تعریف اواپراتور
همانطور که گفته شد مایع مبرد در اواپراتور با دریافت حرارت از هوا یا سیال تبخیرمی شود.عمل تبخیر در فشارو دمای ثابتی (به این دمای ثابت دمای اواپراتور گفته میشود. zeotrope انجام می شود) جز درمبرد
دقت شود که دمای اواپراتور از دمای هوایی که از روی اواپراتور عبور می کند باید کمتر باشد تا بتواند هوا را خنک کند.
فشار اواپراتور
فشار ثابتی که مبرد در اواپراتور تبخیر می شود فشار اواپراتور است. این همان فشاری است که فشار سنج مکش نشان می دهد.
دمای کندانسور
گاز مبرد در کندانسور با دفع حرارت به هوا یا سیال تقطیر میشود.عمل تقطیر در فشار و دمای ثابتی انجام میشود (جز مبرد های zoetrope) به این دمای ثابت دمای کندانسور گفته میشود. دقت شود که دمای کندانسور از دمای هوایی که از روی کندانسور عبور می کند باید بیشتر باشد تا گاز مبرد خنک شده و تقطیر شود.
فشار کندانسور
فشار ثابتی که گاز مبرد در کندانسور تقطیر میشود فشار کندانسور است. این فشار همان فشاری است که فشار سنج تخلیه نشان می دهد.
گاز فوق داغ super heat
یکی از مهم ترین پارامتر ها در علم تبرید مقدار سوپرهیت است. برای توضیح بهتر به مثال زیر توجه کنید :
آب در فشار یک اتمسفر در 100 درجه سلسیوس تبخیر میشود. اگردر یک ظرف در بسته مقداری آب بریزیم و به آن حرارت دهیم دمای آب بتدریج بالا رفته و به 100 درجه سلسیوس می رسد. وقتی که دمای آب به 100 درجه رسید اب به جوش می آید.
پس نقطه جوش آب در فشار یک اتمسفر، 100 درجه سلسیوس است که به آن دمای اشباع می گوییم. اگر به ظرف اب همچنان حرارت دهیم دمای آن از 100 درجه سلسیوس افزایش نخواهد یافت تا زمانی که تمام مایع در ظرف تبخیر شود. چون حرارتی که به آب می دهیم باعث تغییر فاز مایع به بخار می شود و دمای مایع را افزایش نمی دهد. وقتی که آخرین قطره اب در ظرف تبخیر شده و همچنان حرارت به ظرف داده شود دما افزایش پیدا می کند. مثلا دمای داخل ظرف به 105 درجه سلسیوس می رسد. در این حالت می گوییم بخار آب در ظرف 5 درجه سلسیوس فوق داغ یا سوپرهیت شده است.
همین عمل در اواپراتور اتفاق می افتد، بدین صورت که مایع مبرد در اواپراتور با دریافت حرارت از هوا یا سیال به جوش می آید (در دمای ثابت که دمای اواپراتور گفته می شود) و وقتی که تمام مایع تبخیر می شود، گاز مبرد هنوز در اواپراتور ادامه مسیر می دهد و حرارت دریافت می کند، دمای آن از دمای اواپراتورافزایش یافته و سپس از اواپراتورخارج می شود. اختلاف دمای گاز فوق داغ خروجی از اواپراتور با دمای اواپراتور را مقدار سوپرهیت می گویند.
مثلا اگر دمای اواپراتور 5 درجه سلسیوس باشد و دمای گاز فوق خروجی ازاواپراتور9 درجه سلسیوس باشد می گوییم مقدار سوپرهیت (4 9_5=4 درجه سلسیوس) است.
نحوه اندازه گیری سوپر هیت
نحوه اندازه گیری سوپر هیت
مقدار سوپرهیت را با تنظیم شیر انبساط می توان تغییر داد شیر انبساط در کارخانه سازنده برای ایجاد 5 الی 8 درجه سلسیوس سوپرهیت تنظیم می شود. دقت که وقتی گاز مبرد خروجی از اواپراتور شوپرهیت شود دیگر هیچ مایعی وجود ندارد لذا با ایجاد چند درجه سوپرهیت دیگر هیچ مایعی به کمپرسور نخواهد رسید.
مقدار سوپرهیت برای تنظیم درست سیستم بسیار مهم است و عامل بسیار خوبی برای تشخیص عیوب سیستم بشمار می آید.