مبانی منطق سیکل تبرید

مقدمه :

کلمه تبرید واژه ایست  " عربی " به معنای  "برودت  " به معنی سرما  است . سرما به خودی خود معنی ندارد .

 عدم گرما را  نیز میتوان سرما نامید .  اصولا  انتقال گرما از محیط گرمتر به محیط سرد تر بصورت طبیعی و خود بخود صورت می پذیرد .

 اما انتقال دمااز محیط سرد  به محیط گرم   (عمل سرمایش )  می بایستی از طریق مکانیکی انجام پذیرد . 

 این دانش را میتوان  مدیون پزشک و دانشمند ایرانی   "  ابوعلی سینا "  که علم  مبرد  را کشف کرد دانست .

علم تبرید :

             شاخه ای از علم است که درآن به گاهش و یا ثابت نگه داشتن دمای یک فضا و یا یک جسم پرداخته میشود  . 

 با این مقدمه کوتاه  بپذیریم  سرمایش مراحلی است که طی آن ،  دمایفضائی مشخص  یا یک جسم به پائین تر از دمای 

محیط اطراف میرسد .  پس به هر تحولی که در آن حرارت از یک محیط گرفته شود    " تبرید "    گویند .

نکته مهم :

              جذب حرارت از فضای مشخص و انتقال آن حرارت به محیط خارج را تبرید میگویند .

( منطق تبرید )

  درسال 1970  " توماس هرس  "  و " جان لانگ   " مشترکا نخستین امتیاز عمل تبرید رابه ثبت  رسانند بصورت خیلی

ساده و ابتدائی درسال   1834  بود که پرکینز  یک ماشین مبرد برای تولید یخ از یک کمپرسور دستی که با  "اتر " کارمیکرد

 استفاده نمود . 

 البته بعد ها به دلیل بروز چنگهای داخلی امریکا بود ، که کمبود یخ باعث شد که  " فردیناند "  ماشین یخساز ی که با

 آمونیاک و آب  کار میکرد ساخت که برای تولید یخ بسیار کار ساز بود .

  البته جا دارد دراین میان از اولیور اوانز   که او را پدر یخچال مینمامند و از جان گری پزشک و کارل ون لیدن  المانی 

 و ویلیام کولن در 1748 نیز که دستی در  تولید سرما و ساخت یخچال داشتند یاد کرد.

نکته مهم :

 شرکت کلویناتورمعروف امریکا بود که : در سال 1918اولین یخچال  خودکار با مبرد  آمونیاک  را به بازار عرضه کرد.     

 قبل از گاز سمی آمونیاک از متیل کلرید ودی اکسید گوگرد جهت برودت استفاده میشد که بسیار    سمی   و خطرناک بودند .

  تا اینکه بعدها از گاز فریون در تولید سرما استفاده گردید . .  مبرد فرئون درسال  1940  بعنوان گاز جایگزین  توسط  

شرکت دوپوانت  در کمپرسور مصرف و معرفی وعرضه شد . ر

اجزا، مبرد :

                پس اگر بتوانیم با استفاده از یک سیال خنک کننده دیگری که عمدتا آب میباشد را در" یک سیکل تبرید "

خنک نمائیم در واقع گرما را از آب یا هوا بگیریم  عمل تبرید صورت گرفته و این عملیات منطقی توسط  دستگاهی بنام  

 " چیلر  " صورت می یابد . اجزا، مبرد  به دودسته تقسیم میشود .

الف : اجزا، اصلی                   ب :  اجزا، فرعی یا جانبی 

     الف : (1)     اجزا، اصلی شامل    :     1-1  کندانسور   2-1 اواپراتور     3-1 کمپرسور  

     ب :   (2)  اجزا، جانبی  شامل      :     2-1 شیر انبساط  2-2 آکومولاتور   2-3 سوئیچ کم فشار

                                                 4-2  شیر معکوس کننده    2-5صافی     6-2شیر برقی      2-7 سنسور     

اکنون چیلرچیست :

همانطوریکه اشاره شد ، چیلر دستگاهیست که حرارت را از سیال  معمولا  آب  براساس سیکل تبرید "

تراکمی و یا جذبی می زداید . این مایع  میتواند برای خنک کردن هوای محیط با استفاده  از فن کویل

 که یکی از فناوریهای کلیدی مهم در سیستم 

ایجاد سرمایش ساختمانها میباشد استفاده شود، که معمولا به صورت سیکل و درون یک مبدل حرارتی

جریان می یابد ،   البته بعنوان یک محصول جانبی مهم  حرارتی را که مایع جذب نموده باید به محیط 

 خارج دفع شود و یا برای کارائی بالاتر برای مصارف گرمائی استفاده شود . 

 نکته مهم :   چیلر دستگاهی جهت ایجاد برودت براساس عمل تراکمی و یا جذبی یک مایع است .    

بدین صورت است که: سیال مبرد که در داخل لوله ها جریان دارد ، وارد ناحیه ای که قصد سرد سازی دارد

 می شود   گرمای محیط را میگیرد و بااین کار مبرد تبخیر شده و باعث سرد شدن محیط می شود .

چیلرهای تراکمی گاز ابتدا توسط کمپرسور، متراکم می‌گردد. این گاز سپس به کندانسور وارد شده توسط

آب یا هوایمحیط، خنک شده و به مایع تبدیل می‌گردد این مایع با عبور از شیر انبساط یا لوله موئین وارد

 خنک‌کننده (اواپراتور) می‌شود.

که در فشار کمتری قرار دارداین کاهش فشار باعث تبخیر مایع گردیده و در نتیجه مایع سردکننده با

گرفتن حرارت نهان تبخیر خود از محیط خنک‌کننده، باعث ایجاد برودت در موادی که با قسمت خنک‌کننده 

در ارتباط اند می‌گردد. سپس گازناشی از تبخیر، به کمپرسور منتقل می‌شود.

اساسا 4 نوع کمپرسور در چیلرهای تراکمی وجود دارد که تقسیم بندی چیلرهای تراکمی نیز بر اساس

نوع کمپرسور میباشد: رفت و برگشتی، اسکرال، اسکرو و سانتریفوژ. که همه آنها توسط الکتروموتور 

یا توربین کار می کنند.

صنعت تبرید: صنعت تبرید امروزه یکی از بزرگترین و پر درآمد ترین صنایع دنیا است و در این حوزه

 هزاران نفر بکار اشتغال  دارند و استفاده های زیادی در زمینه های مختلف از جمله مراکز بزرگ تجاری ،    حمل 

 ونقل ، صنایع شیمیائی ، علوم پزشکی و دارو سازی و آپارتمانهای مسکونی دارد.

روشهای مختلف تبرید :

 تبرید روشهای متفاوتی دارد که متداولترین این روشها : سیستم تبرید تراکم تبخری و سیستم تبرید  جذبی   است .

تعریف مبرد :

مبرد سیالی است که در سیستم  تبرید برای دفع حرارت و تولید سرما مورد استفاده قرار می گیرد  .  

سیال مبرد که  عموما گاز  R22 کربن ،هیدروژن ، کلروفلوئور    استفاده میشود . 

گازیست غیر قابل اشتعال  و  انفجار  ثبات شیمیائی خوبی دارد . واثر خورندگی بسیار کم بر روی

فلزات ، و به دلیل  خاصیت  جذب گرمائی  مورد نظر  به " اواپراتور  " هدایت شده تا دمای فضای

 مورد نظر را پائین آورده و در " کندانسور "  گرما را غیر طبیعی دفع کند .

نکته مهم :

 واحد تبرید.

    معروف تریرین واحد تبرید " تن تبرید  "  است  که عبارات از مقدار برودتی که یک تن آب صفر

  درجه سانتیگراد را درطی یک شبانه  روز به یک تن یخ صفر درجه سانتیگراد تبدیل کند .

 این میزان که نشان دهندهٔ انتقال حرارت است معادل  3/5 کیلو وات و معادل   12000btu/hr  است .

 برای مثال به چیلری که بر فرض 40 اسب کمپرسور روی آن نصب شده ، 40 تن میگویند.

 برای مثال به کمپرسور یک کولر 24000 بی.تی.یو/ساعت ، 2 اسب میگویند.

اشتباه نکنید ، در جملات فوق زمانیکه "اسب" ذکر میشود منظور توان سیم پیچ است و زمانیکه از کلمات "تن (تبرید)" یا

"بی تی یو" برای موتور استفاده شده منظور ظرفیت برودتی کمپرسور است. این دو 2 عبارت یعنی "توان سیم پیچ" و

"ظرفیت برودتی" کمپرسور دو چیز کاملا متفاوت است.

ولی چه ارتباطی بین ایندو هست ؟

اجازه بدید در دمای کندانسور 30+ و دمای اواپراتور محدوده 5+ درجه (این دما "تقریبا" مخصوص سیستمهای تهویه مطبوع

و ایرکاندیشن است) نگاهی به کاتالوگ کمپرسور بیتزر مربوط به سه کمپرسور 2 اسب ، 15 اسب و 40 اسب بیندازیم.

با نگاهی به عکس هاي قرارداده شده در زير متن مشخص میشود ، در شرایط کاری ذکر شده فوق ، ظرفیت برودتی سه

کمپرسور فوق بر حسب وات برابر است با :

ظرفیت برودتی کمپرسور 2 اسب = 7690 وات = 2.1 تن تبرید
ظرفیت برودتی کمپرسور 15 اسب = 48700 وات = 13.8 تن تبرید
ظرفیت برودتی کمپرسور 40 اسب = 131900 وات = 37.4 تن تبرید

از طرفی هر 1 تن تبرید معادل 12000 بی.تی.یو/ساعت است. پس بطور کاملا تقریبی میتوان گفت :

ظرفیت برودتی کمپرسور 2 اسب = 2 تن تبرید = 24000 بی.تی.یو/ساعت
ظرفیت برودتی کمپرسور 15 اسب = 15 تن تبرید = 180.000 بی.تی.یو/ساعت
ظرفیت برودتی کمپرسور 40 اسب = 40 تن تبرید = 480.000 بی.تی.یو/ساعت