سیکل تبرید چیست؟ | انواع سیکل تبرید

سیکل تبرید در واقع ایجاد شرایط مناسب برای کاهش دمای ماده نسبت به محیط اطراف خود،با عمل سردسازی یا تبرید انجام می‌شود. به عبارتی دیگر، لوازمی مانند یخچال‌ها، فریزرها، انواع کولرها و دستگاه‌های تولید کننده سرما، برای ایجاد سرما لازم است که در چرخه جذب گرمای هوا و تولید سرما قرار بگیرند. این چرخه معمولاً با نام سیکل تبرید شناخته می‌شود. در این مقاله می‌آموزیم که سیکل تبرید چیست؟ | انواع سیکل تبرید را نیز خواهیم شناخت. در ادامه این مطلب با پلارگاز همراه باشید.

سیکل تبرید

چرخه تبرید یا همان سیکل تبرید، فرآیند سرسازی است که معمولاً در آن، سیال مانند آب یا هوا توسط یک سیال دیگر مانند گاز برودتی (گاز فریون) سرد می‌شود. این سیکل برای خنک کردن مدار دستگاه صنعتی یا سرد کردن هوای یک ساختمان به کار می‌رود. در نتیجه سیکل تبرید به معنای چرخه سرمایشی است که به طور مداوم تکرار و باعث ایجاد سرما می‌شود.

انواع سیکل تبرید

به طور کلی سیکل تبرید دارای دو نوع، سیکل تبرید تراکمی و سیکل تبرید جذبی است. در ادامه این مطلب به بررسی هر دو نوع، خصوصاً سیکل تبرید تراکمی به دلیل کاربرد بیشتر آن، خواهیم پرداخت.

سیکل تبرید تراکمی

سیستم برودتی تراکمی معمولاً 4 عنصر اصلی در ساختار خود دارند.

1. کمپرسور که با استفاده از محرک گردش آن صورت می‌گیرد.
2. شیر انبساط وظیفه برداشتن فشار از روی مایع مبرد را برعهده دارد.
3. مبدل حرارتی کندانسور، گاز متراکم شده در کمپرسور را با انتقال گرما به محیط اطراف خنک می‌کند و باعث تغییر فاز آن از حالت گاز به مایع می‌شود.
4. مبدل حرارتی اواپراتور برخلاف کندانسور گرما را از هوا یا آب به مبرد منتقل می‌کند و با این عمل باعث تغییر حالت آن از مایع به گاز می‌شود. اواپراتور در دو نوع آب خنک و هوا خنک ساخته می‌شود.

در حقیقت ساختار اصلی چرخه تبرید را اجزایی که در بالا به آن‌ها اشاره شد، به وجود می‌آورند. که در ادامه به طور کامل این چرخه را برای شما توضیح خواهیم داد.

نحوه عملکرد سیکل تبرید تراکمی

سیستم تبرید تراکمی را در سیستم‌های تهویه مطبوع مانند داکت اسپلیت، چیلر تراکمی آب خنک و هوا خنک، کولرگازی (اسپلیت)، سیستم جریان متغیر مبرد (VRF) و… به کار می‌برند. عملکرد این سیستم به گونه‌ایست که یک ماده مبرد به حالت گازی، در ابتدا توسط کمپرسور متراکم می‌شود و به صورت گاز داغ یا بخار داغ در کندانسور با فشار بالا وارد می‌شود. کمپرسور مورد استفاده معمولاً از نوع اسکرو، اسکرال یا رفت و برگشتی است.

در این هنگام پس از عبور ماده مبرد از مسیر پر پیچ و تاب، با انتقال حرارت خود به محیط اطراف، به مایعی داغ و پرفشار تبدیل و به شیر انبساط وارد خواهد شد. فشار ماده مبرد پس از عبور از شیر انبساط برداشته شده و از مایع به گاز تغییر فاز می‌دهد.

مبرد مایع اکنون به فشار پایین وارد اواپراتور شده و سپس با گرفتن حرارت محیط اطراف خود، به مبرد گازی یا بخار تبدیل می‌شود. مبرد تبدیل شده با فشار پایین برای ادامه دادن سیکل تبرید تراکمی، دوباره وارد کمپرسور می‌شود تا به صورت دائمی این سیکل تکرار شود و در اواپراتور، عمل سرسازی آب یا هوا صورت گیرد.

تجهیزات مختلف سیکل تبرید تراکمی

1. کنترل کننده فشار

انواع کنترل کننده‌های فشار در سیکل تبرید تراکمی استفاده می‌شوند؛ مانند: کنترل‌کننده فشار بالا، کنترل‌کننده فشار پایین و کنترل‌کننده فشار روغن. کنترل‌کننده‌های فشار سیکل تبرید ترمودینامیکی، همچون کنترل‌کننده‌های دما در دو شکل الکترومکانیکی و الکترونیکی هستند.

2. ترموستات ضد یخ

این دستگاه برای ایمنی قطعات و اجزاء دستگاه‌های تهویه مطبوع و سیستم‌های سرمایشی به کار می‌رود. در نتیجه نقشی در عملکرد همیشگی دستگاه نداشته و فقط زمانی وارد عمل می‌شود که دمای سیستم از حد تنظیم شده پایین‌تر باشد. برای مثال، ترموستات ضد یخ برای جلوگیری از یخ زدن آب درون کویل، دمپر هوای تازه را در هواساز می‌بندد و فن دمنده را نیز خاموش می‌کند. همچنین موجب کنترل حد پایین دمای آب در انواع چیلر ترموستات ضد یخ می‌شود. به طوری که اگر دما بیش از اندازه کاهش یابد، فرمان به قطع کل دستگاه می‌دهد. به همین علت است که تجهیزات در ابتدا از مسیر ترموستات باید عبور کنند.

3. کنترل کننده رطوبت و دما

ترموستات‌ها خصوصاً در سیکل تبرید تراکمی تحت عنوان کلیدهای حساس به دما در تمامی کنترل‌کننده‌های تجهیزات تهویه مطبوع پرکاربرد شناخته می‌شوند. بر اساس نوع حسگر، نحوه عملکرد، مراحل قطع و وصل مدار، محل نصب، شکل ظاهری، دامنه تنظیم و نوع کاربری در سیستم‌های مختلف، ترموستات‌ها را در انواع مختلفی تولید و عرضه می‌کنند. برخی از آن‌ها عبارتند از:

• فلو سوئیچ
• شیر برقی
• مبدل‌ها فشار به جریان

سیکل تبرید جذبی

لازم است بدانید در این نوع سیکل تبرید از یکی مکانیزم دیگر به جای کمپرسور و اجزای اصلی دیگر، جهت ایجاد سرما به کار می‌رود. در ابتدا وجود یک منبع حرارتی برای استفاده از این چرخه بسیار مهم است. استفاده از شعله مستقیم یک مشعل گازسو یا حتی حرارت یک منبع گرمایشی درحال اتلاف نیز می‌تواند منبع حرارتی خوبی باشد. معمولاً به دلیل پایین بودن ضریب عملکرد (COP) انواع سیکل تبرید جذبی به نسبت تراکمی، کاربرد کمتری دارد.

نحوه عملکرد سیکل تبرید جذبی

معمولاً سیکل تبرید جذبی در مراکز صنعتی و سردخانه‌ها کاربرد دارد. طراحی این نوع سیکل تبرید بر اساس جاذب‌های شیمیایی انجام می‌شود و همچنین اغلب از لیتیوم بروماید در این چرخه به کار می‌برند. در سیکل تبرید جذبی آب مقطر در ابتدا با فشار و دمای پایین با فضای بیرونی ارتباط برقرار می‌کند که ممکن است در کنار یک خط لوله آب یا جریان هوا صورت گیرد. درنتیجه گرمای بیرون توسط آب مقطر موجود در این سیکل تبرید جذب شده و آن را به شکل بخار در می‌آورد. پس از آن، مولکول‌های لیتیوم بروماید بخار آب را تا زمانی که به شکل اشباع شده در‌آید جذب می‌کنند.

سپس پمپ جاذب، لیتیوم بروماید اشباع شده را به سمت ژنراتور می‌فرستد. در مرحله بعد برای جدا کردن آب موجود در لیتیو بروماید و استفاده دوباره از آن، لیتیوم بروماید اشباع شده را گرم می‌کنند. معمولاً برای بهبود شرایط در مراحل سیکل تبرید، روی ویژگی‌های مواد جاذب باید کار کنند. لازم به ذکر است که طراحی سیستم‌های تبرید جذبی با روش‌های مختلفی انجام می‌شود به همین علت هرکدام ویژ‌گی‌های مثبت و منفی متفاوتی دارند. انواع سیکل‌های تبرید جذبی به شکل تک اثره، دو اثره، با آب گرم یا بخار و… وجود دارند.

تفاوت سیکل تبرید تراکمی و جذبی

سیکل تبرید تراکمی و جذبی تفاوت‌های زیادی با هم دارند که در این قسمت به بررسی این تفاوت‌ها می‌پردازیم.

• شارژ کردن ماده مبرد در سیکل تبرید جذبی کاری بسیار دشوار است در حالی که در سیکل تبرید تراکمی به راحتی انجام می‌شود.
• در سیکل تبرید تراکمی از کمپرسور، کندانسور، دستگاه ماده مبرد، اواپراتور، رسیور و دستگاه کنترل ماده مبرد استفاده می‌شود. اما سیکل تبرید جذبی از قطعاتی مانند: ژنراتور، جاذب کندانسور، یک‌سو‌کننده و اواپراتور بهره می‌برد.
• نیاز به تأمین انرژی در سیکل تبرید تراکمی کمتر از سیکل تبرید جذبی است.
• از سیکل تبرید ترکمی به دلیل محدودیت، برای کارهایی با ظرفیت پایین استفاده می‌شوند درحالی که سیکل تبرید جذبی برای کارهایی با ظرافت بالا کاربرد دارد.
• انجام مراحل مختلف در سیکل تبرید جذبی نسبت به سیکل تبرید تراکمی با سر و صدای کمتری انجام می‌شود.

• قطعات و تجهیزات موجود در سیکل تبرید تراکمی با وجود کارایی کمتر، فضای بیشتری را دربر می‌گیرند این درحالی است که تجهیزات سیکل تبرید جذبی بسیار کارآمد بوده و فضای کمتری را لازم دارند.
• در سیکل تبرید جذبی به دلیل نداشتن قسمت متحرک، احتمال پارگی و سایش در آن پایین است. در سیکل تبرید تراکمی از قطعات متحرک زیادی برای سیستم فشرده سازی به کار رفته است که امکان پارگی و سایش را افزاش می‌دهد.
• عملکرد سیستم در سیکل تبرید تراکمی توسط موتورهای بنزینی، موتور دیزل و موتور الکتریکی صورت می‌گیرد. ولی در سیستم تبرید جذبی، جریان گاز به عوامل مختلفی مانند کار ژنراتور و نیروی گرانش بستگی دارد.
• معمولاً در سیکل تبرید جذبی از آب یا مبرد آمونیاک به عنوان ماده مبرد و در سیکل تبرید تراکمی از کلرو فلوئوروکربن‌ها، هیدروکربن‌ها و هیدرو کلرو فلوئوروکربن‌ها (گاز مبرد) به کار می‌رود.

جمع بندی

با مطالعه این مطلب دانستید که سیکل تبرید چیست؟ | انواع سیکل تبرید را نیز به طور کامل برای شما توضیح دادیم. اکنون می‌دانید این چرخه به چه صورت انجام می‌شود و هرکدام از سیکل‌های تبرید دارای چه تجهیزاتی هستند. در ادامه نیز با تفاوت‌های سیک‌های تبرید جذبی و تراکمی نیز آشنا شدید. امیدواریم این مطلب برای شما مفید واقع شده باشد. لطفاً نظرات و پیشنهادات خود را برای بهبود و ارائه مطالب آموزنده‌تر برای ما بنویسید. از این‌ که تا پایان این مقاله با پلارگاز همراه بودید از شما سپاسگذاریم.