شیر انبساط یکی از چهار بخش اصلی چرخه تراکم تبرید است.
شیر انبساط وسیله ای است که برای کنترل جریان مبرد در سیستم تبرید استفاده می شود.
شیر انبساط فشار مایع مبرد را تغییر می دهد. با عبور مایع خنک کننده از شیر انبساط، منبسط شده و افت فشار را تجربه می کند. در ادامه به مفهوم شیر انبساط چیست می پردازیم.
از طرف دیگر، شیر انبساط فشار و دمای مبرد خروجی از کندانسور را با توجه به نیاز سیستم کاهش می دهد. شیر انبساط قادر است فشار و دمای مبرد را در اواپراتور ثابت نگه دارد، به همین دلیل زمانی که نیاز به دمای ثابت است از شیر انبساط استفاده می شود.
انتخاب شیر انبساط به عواملی مانند نوع مبرد، ظرفیت اواپراتور و فشارهای داخلی و خارجی داخل بستگی دارد. اگر شیر انبساط به درستی کار نکند، نمی تواند جریان مبرد را محدود کند. این بدان معنی است که مقدار زیادی مبرد ممکن است به اواپراتور جریان یابد. در نتیجه، مبرد کاهش دمای لازم را تجربه نخواهد کرد، به این معنی که سیستم قادر به ارائه خنک کننده مورد نظر نخواهد بود.
محل قرارگیری شیر انبساط در سیکل تبرید
شیر انبساط در سیکل خنک کننده قبل از اواپراتور نصب می شود و از ورود مبرد مایع به خط مکش کمپرسور و آسیب رساندن به آن جلوگیری می کند.
محل قرارگیری شیر انبساط در سیکل خنک کننده
انواع شیر انبساط
انواع شیرهای انبساط شامل شیرهای انبساط ترموستاتیک (حرارتی)، دستی، مویرگی، اتوماتیک، الکترونیکی و شناور می باشد.
شیر انبساط در بسیاری از سیستم های تبرید از واحدهای مجزا گرفته تا چیلرهای صنعتی استفاده می شود. در دستگاه های خنک کننده خانگی معمولاً از یک لوله مویین با دهانه ثابت به عنوان شیر انبساط استفاده می کنند، اما در هر یک از این دستگاه های خنک کننده اعم از دستگاه های خانگی و صنعتی، محل شیر انبساط درست قبل از اواپراتور است.
یکی از مهمترین انواع شیرهای انبساط، شیر انبساط ترموستاتیک یا حرارتی است. شیر انبساط ترموستاتیک را می توان وسیله ای دانست که وظیفه خود را به طور خودکار انجام می دهد و جریان صحیح مایع را با توجه به بار اواپراتور حفظ می کند. شیر انبساط ترموستاتیک دارای راندمان بالایی می باشد و به دلیل عملکرد اتوماتیک آن در صنعت کاربرد فراوانی دارد.
شیر انبساط ترموستاتیک
شیر انبساط ترموستاتیک قادر است اواپراتور را فعال نگه دارد و می تواند فشار مبرد را از فشار کندانسور به فشار اواپراتور کاهش دهد. شیر انبساط ترموستاتیک می تواند در فشارهای مختلف ناشی از دماهای مختلف کار کند. عملکرد شیر انبساط ترموستاتیک بیشتر به فشار وارد شده به شیر انبساط بستگی دارد.
دو نوع شیر انبساط ترموستاتیک وجود دارد: اکولایزر داخلی و اکولایزر خارجی. به رگولاتور با اکولایزر داخلی، رگولاتور معمولی و به رگولاتور با اکولایزر خارجی، رگولاتور با اکولایزر نیز می گویند. تفاوت بین شیرهای اکولایزر و شیرهای معمولی این است که چگونه فشار اواپراتور بر موقعیت سوزن تأثیر می گذارد.
هنگامی که افت فشار در اواپراتور زیاد است و از یک شیر انبساط معمولی (با اکولایزر داخلی) استفاده می شود، گرمای بیش از حد در اواپراتور تولید می شود. یعنی مبرد مایع در اواپراتور با جذب گرما به نقطه جوش می رسد و در اواپراتور تا جایی ادامه می دهد که کل حجم آن تبخیر شود و از اواپراتور در دمای بالاتری خارج شود وگرنه بیش از حد گرم می شود. علت گرمای بیش از حد این است که در اثر افت فشار، دما نیز کاهش می یابد و شیر به این کاهش دما پاسخ ضعیفی می دهد یا به عبارتی بسته می شود. در این حالت باید از رگلاتور با بالانس خارجی یا رگلاتور با اکولایزر استفاده کرد. در این حالت شیر انبساط به گرمای فوق العاده واکنش صحیحی نشان می دهد و حرارت اضافی تولید نمی شود.
اجزای شیر انبساط ترموستاتیک
همانطور که گفته شد رگولاتورها انواع مختلفی دارند. در ادامه به اجزای شیر انبساط ترموستاتیک مورد استفاده در یخچال فریونی پرداخته می شود. شیر انبساط ترموستاتیک معمولاً از اجزای اصلی زیر تشکیل شده است:
- بدنه سوپاپ: اجزاء را نگه می دارد و دارای دهانه ای برای محدود کردن جریان مبرد است.
- دیافراگم: از یک ماده منعطف و نازک اما محکم ساخته شده است و معمولاً از فلز ساخته شده است که می توان آن را خم کرد تا به پین فشار وارد شود.
- سوزن: با بالا و پایین رفتن، اندازه دهانه داخل دهانه را تغییر می دهد و در نتیجه جریان مبرد را کنترل می کند.
- فنر: برای مقابله با نیروی سوزن.
- حباب یا حباب و لوله مویین: دمای مبرد را در خروجی اواپراتور اندازه گیری می کند و به باز یا بسته شدن شیر واکنش نشان می دهد.
ساختمان شیر انبساط
شیر انبساط ترموستاتیک چگونه کار می کند؟
مبرد مایع به عنوان مایع فشار قوی از ورودی شیر انبساط وارد شیر می شود. جریان مبرد توسط یک سوراخ (سوزن) تنظیم می شود. مبرد پرفشار با عبور از سوزن سوپاپ دچار افت فشار و تغییر حالت می شود.
شیر انبساط علاوه بر تغییر حالت مبرد، تعیین میزان پاشش مبرد را نیز بر عهده دارد. هر تنظیم کننده برای کار به سه نیرو نیاز دارد:
- فشار فنر – این فشار در کارخانه تنظیم شده است و تعیین کننده سوپرهیتی است که شیر را فعال می کند.
- فشار اواپراتور – این فشار نشان دهنده بار اواپراتور است و در واقع میزان باز شدن شیر را تعیین می کند.
- فشار سوپاپ – این فشار نیروی محرکه اصلی برای باز کردن شیر است و با توجه به دمای مبرد داخل اواپراتور تنظیم می شود.
فشار فنر یک فشار ثابت و دائمی است که به سمت بالا بر روی دیافراگم سوپاپ اعمال می شود و همانطور که گفته شد در کارخانه تنظیم شده است. در مقابل این فشار ثابت، فشار لامپ است. لامپ در خروجی اواپراتور نصب می شود و به دمای مکش حساس است. اگر دمای مکش افزایش یابد، فشار، شیر دیافراگمی را به سمت پایین هدایت می کند. آخرین فشار از سمت اواپراتور و با توجه به بار آن در جهت مخالف فشار حباب می آید. اگر فشار مکش افزایش یابد، این فشار دیافراگم را بالا می برد. تعادل بین این سه فشار، باز یا بسته بودن رگولاتور را تعیین می کند.
تنظیم مقدار مبرد
نتیجه
شیر انبساط یکی از مهم ترین اجزای یک سیستم خنک کننده است که باید با توجه به ویژگی های سیستم خنک کننده از جمله نوع گاز مبرد، دمای مورد نیاز و قدرت خنک کننده انتخاب شود. اکسپنشن ولو دانفوس و اکسپنشن ولو آلکو از معتبرترین تولید کنندگان شیرهای انبساط هستند که هر دو از شناخته شده ترین برندها در صنعت تبرید هستند.
برای مطالعه مشخصات و قیمت انواع رگلاتور مورد نیاز می توانید بر روی آن کلیک کنید.
