یکی از اجزای حیاتی در سیستمهای تبرید، تجهیزات انبساطی است که نقش بسیار مهمی در کارایی و عملکرد صحیح این سیستمها ایفا میکنند. تجهیزات انبساطی شامل شیر انبساط و لوله مویین هستند که بدون آنها، سیکل تبرید کامل نخواهد شد. یک سیکل تبرید به طور کلی از چهار جزء اصلی تشکیل شده است: کمپرسور، کندانسور، تجهیزات انبساطی (شیر انبساط یا لوله مویین)، و اواپراتور.
هدف اصلی قطعات انبساطی در سیکل تبرید، کاهش سریع فشار مبرد است. این کاهش فشار به مبرد اجازه میدهد که قبل از ورود به اواپراتور سرد شده و بتواند گرمای محیط را جذب کند. در ادامه به بررسی انواع وسایل انبساطی و نقش هر کدام در سیستم تبرید میپردازیم.
انواع وسایل انبساطی
به طور کلی، در سیستمهای تهویه مطبوع سه نوع وسیله انبساطی استفاده میشود:
- لولههای مویین (Capillary Tube)
- شیر انبساط ترموستاتیکی (TXV)
- شیر انبساط الکترونیکی (EXV)
لولههای مویین (Capillary Tube)
لوله مویین یک قطعه ساده ولی بسیار مؤثر در کاهش فشار مبرد است. این لوله باریک و بلند، دارای پیچ و خمهای بسیاری است که مبرد با فشار بالا از طریق ورودی کوچک آن وارد میشود و فشار مبرد را در خروجی به شکل قابل توجهی کاهش میدهد. این کاهش فشار از طریق اصطکاکی که در طول مسیر لوله ایجاد میشود، صورت میگیرد.
مزایا و معایب لوله مویین:
- مزایا: لولههای مویین به دلیل سادگی در طراحی و قیمت پایین، انتخابی مناسب برای سیستمهای تهویه مطبوع کوچک هستند. این لولهها با انواع مختلف مبردها سازگارند و نگهداری آسانی دارند.
- معایب: کنترل دقیق جریان مبرد در این روش امکانپذیر نیست. همچنین، لوله مویین باید با دقت بالا نصب شود تا فشار بیش از حد به آن وارد نشود و باعث خرابی نشود.
شیر انبساط ترموستاتیکی (TXV)
شیر انبساط ترموستاتیکی یکی از رایجترین قطعات انبساطی در سیستمهای تبرید است که میتواند جریان مبرد ورودی به اواپراتور را بر اساس نیاز تنظیم کند. این شیر به یک حباب حرارتی مجهز است که در خروجی اواپراتور قرار دارد. این حباب حرارتی دمای مبرد را اندازهگیری کرده و به صورت خودکار میزان جریان مبرد را تنظیم میکند.
نحوه کارکرد: زمانی که مبرد در اواپراتور به اندازه کافی گرم شود، حباب حرارتی نیز گرم شده و گاز درون آن منبسط میشود. این انبساط فشار وارد میکند و دریچه شیر باز میشود تا مبرد بیشتری وارد اواپراتور شود. برعکس، اگر مبرد خروجی سرد باشد، حباب سرد شده و فشار کاهش مییابد، که دریچه شیر را کمی بسته و جریان مبرد را کاهش میدهد.
مزایا و معایب شیر انبساط ترموستاتیکی:
- مزایا: کنترل دقیقتر نسبت به لوله مویین، عملکرد خودکار و هزینه نگهداری پایین.
- معایب: این شیر نسبت به شیر انبساط الکترونیکی کنترل کمتری دارد و در سیستمهای بزرگ نیاز به تنظیمات دقیقتر دارد.
شیر انبساط الکترونیکی (EXV)
شیر انبساط الکترونیکی جدیدترین و پیشرفتهترین نوع از وسایل انبساطی است که کنترل بسیار دقیقی بر جریان مبرد دارد. این شیر با استفاده از سنسورهای دمایی و یک کنترلر الکتریکی جریان مبرد را تنظیم میکند. در داخل این شیر، یک استپ موتور وجود دارد که با دریافت سیگنالهای الکتریکی از کنترلر، میزان باز و بسته بودن دریچه را تنظیم میکند.
مزایا و معایب شیر انبساط الکترونیکی:
- مزایا: این شیر به دلیل دقت بالا، بازدهی بیشتر، و ابعاد کوچکتر انتخابی عالی برای سیستمهای تهویه مطبوع با ظرفیت بالا است. همچنین، استفاده از این شیرها باعث کاهش مصرف انرژی و افزایش عمر کمپرسور میشود.
- معایب: قیمت بالاتر نسبت به سایر انواع شیرهای انبساطی و نیاز به نصب تخصصیتر.
مقایسه وسایل انبساطی
هر یک از این وسایل انبساطی ویژگیهای خاص خود را دارند و بسته به نوع سیستم تبرید و نیازهای آن انتخاب میشوند:
- لوله مویین: برای سیستمهای کوچک مناسب است و به دلیل قیمت پایین بیشتر در این نوع سیستمها استفاده میشود. اما کنترل دقیق مبرد در این روش امکانپذیر نیست.
- شیر انبساط ترموستاتیکی: برای سیستمهای متوسط تا بزرگ مناسب است و میتواند جریان مبرد را خودکار و دقیقتر از لوله مویین تنظیم کند. همچنین، هزینه نگهداری پایین این نوع شیر، آن را به گزینهای اقتصادی برای بسیاری از کاربردها تبدیل کرده است.
- شیر انبساط الکترونیکی: دقیقترین و پیشرفتهترین نوع وسیله انبساطی است که میتواند مصرف انرژی را کاهش دهد و بازدهی سیستم را بهبود بخشد. این شیر بیشتر در سیستمهای تهویه مطبوع با ظرفیت بالا استفاده میشود.
نتیجهگیری
تجهیزات انبساطی نقش مهمی در عملکرد و بازدهی سیستمهای تبرید دارند. انتخاب نوع مناسب این تجهیزات بسته به نیازهای سیستم و نوع کاربرد آن بسیار اهمیت دارد. لولههای مویین به دلیل سادگی و قیمت پایین برای سیستمهای کوچک مناسب هستند، در حالی که شیرهای انبساط ترموستاتیکی و الکترونیکی با دقت بالاتر و کنترل دقیقتر جریان مبرد، برای سیستمهای بزرگتر و پیشرفتهتر مورد استفاده قرار میگیرند.
با توجه به پیشرفتهای تکنولوژی، شیرهای انبساط الکترونیکی در حال تبدیل شدن به انتخابی محبوب در سیستمهای تهویه مطبوع هستند که علاوه بر افزایش راندمان، به کاهش هزینههای انرژی نیز کمک میکنند.