مكونات دارة التبريد Refrigeration Cycle Components

مكونات دارة التبريد Refrigeration Cycle Componentsمكونات دارة التبريد Components Cycle Refrigeration 

الضواغط Compressors 

تصنف الضواغط حسب مبدأ عملها إلى:
1 -ضواغط تعمل على اإلزاحة الموجبة Displacement – Positive :وهي التي تعمل على ضغط بخار وسيط التبريد بتقليل حجمه, وتشمل الضواغط الترددية والحلزونية واللولبية.

2 -ضواغط تعمل على مبدأ الضغط الديناميكي Compression Dynamic :وذلك بتحويل الطاقة من شكل إلى آخر لزيادة ضغط ودرجة حرارة وسيط التبريد كالضاغط النابذي (الطرد المركزي) .

1- الضاغط الترددى Reciprocating Compressor

يتم ضغط بخار وسيط التبريد في الضاغط الترددي بواسطة مكبس يتحرك بشكل ترددي داخل اسطوانة بشكل مشابه لمحركات الاحتراق الداخلي كما هو موضح في الشكل التالي:

والشكل التالي يبين مقطعا في الضاغط الترددي, وسابقاً كان الضاغط الترددي بكثرة في دارات التبريد لكن تم استبداله باألنوع الجديدة من الضواغط بسبب فاعليتها األكبر

2- الضاغط الحلزوني Scroll Compressor

يعمل الضاغط الحلزوني على حصر بخار وسيط التبريد وضغطه وذلك بتقليص حجمه, ويتم هذا األمر باستخدام قرصين حلزونيين متقابلين كما هو في الشكل:

أحدهما ثابت والاخر متحرك بواسطة محرك الضاغط, ويتم ضغط وسيط التبريد بالطريقة المشروحة في الشكل التالي:

حيث يمثل الصف الاول شوط السحب, والصف الثاني يمثل شوط الضغط, أما الصف الثالث فيوضح شوط الدفع

والشكل التالي يبين مقطعاً في الضاغط الحلزوني مع الغالف: 

ويستخدم الضاغط الحلزوني في الكثير من تطبيقات أجهزة التبريد كوحدات البكج ومبردات الماء ذات االستطاعة الصغيرة

3- الضاغط اللولبي (الدوار ) Screw (Helical-Rotary) Compressor 

بنفس الطريقة المشروحة في الضاغط الحلزوني, يقوم الضاغط اللولبي بحصر بخار وسيط التبريد وضغطه بتقليص حجمه وذلك باستخدام لولبين دوارين )ذكر وأنثى( يدوران بعكس بعضهما البعض كما هو موضح بالشكل: 

حيث يقوم محرك بتدوير اللولب الذكر مع دخول شحنة من بخار وسيط التبريد, ونتيجة تماس اللولبين مع بعضهما وتحرك الشحنة من بداية التماس إلى آخره يتقلص حجم البخار وينضغط وسيط التبريد كما هو موضح بالشكل:

وغالبا  ما يستخدم الضاغط اللولبي في مبردات الماء Chillers Water التي تتراوح استطاعاتها ً بين 200 – 1500 Kw 

4-  الضاغط النابذي (الطرد المركزي)  Centrifugal Compressor

يختلف مبدأ عمل الضاغط النابذي عن الضواغط السابقة حيث يستخدم ما يسمى بالضغط الديناميكي لتأمين المطلوب, أي يقوم بتحويل الطاقة الحركية )السرعة( إلى طاقة كامنة )الضغط(.

ويتم ذلك باستخدام مبدأ القوة النابذة, حيث يدخل بخار وسيط التبريد إلى مركز الجزء الدافع Impeller بشكل عمودي عليه, ثم نتيجة دوران الدافع يندفع وسيط التبريد ضمن ممرات بشكل شعاعي وتزداد سرعته وبالتالي طاقته الحركية, ثم ينتقل هذا الوسيط إلى ممرات ناشرة ذات مساحة مقطع متزايدة, وكلما زادت مساحة مقطع الممر الناشر تنخفض السرعة وبالتالي الطاقة الحركية وتتحول إلى طاقة كامنة على شكل ضغط. الجزء الدافع موضح بالشكل:

وعادة ما تستخدم الضواغط النابذية في مبردات الماء ذات االستطاعة الكبيرة جدا تتراوح ما بين Tonref 3000 – 100 ويمكن الوصول إلى استطاعة Tonref 8500 للمبرد الواحد في حال تم تجميع المبرد في نفس مكان التركيب. 

 تصنف الضواغط
ضاغط مفتوح Compressor Open

:يتم تدويره بواسطة محرك خارجي متصل مع جسم الضاغط بواسطة قارنة, ويتم تبريد المحرك بواسطة الهواء المحيط. ويتميز هذا النوع من الضواغط بإمكانية صيانة المحرك أو جسم الضاغط, لكن هناك احتمال لتسرب وسيط التبريد 

 

ضاغط مغلق Compressor Hermetic

يكون الضاغط مغلقاً في حال كان محرك الضاغط موجود بنفس الغالف مع جسم الضاغط, ويتم تبريد المحرك بواسطة وسيط

, لكن صيانة الضاغط المغلق صعبة نوعاً التبريد نفسه ما, لذلك في حال احتراق المحرك فإنه غالبا , وتسرب وسيط التبريد معدوم. ً ما يتم استبدال الضاغط بأكمله 

ضاغط نصف مغلق Compressor Hermetic-Semi 

حيث يتوضع المحرك وجسم الضاغط ضمن نفس الغالف لكن يتم تجميع الجزئين بواسطة البراغي, ويتم تبريد المحرك بواسطة وسيط التبريد, لكن بنية هذا الضاغط تسمح بصيانة المحرك أو جسم الضاغط, كما أن احتمال تسرب وسيط التبريد قليل

المكثفات Condensers

هناك ثالثة أنواع للمكثفات هي

1-  المكثف المبرد  بالهواء Air Cooled Condenser 

وهو المكثف الذي يستخدم عادة مروحة دافعة Propeller في حال تركيب جهاز التكييف في الهواء الطلق, أو مروحة نابذية Centrifugal مع مجرى هواء في حال تركيب الجهاز داخل المبنى, لسحب الهواء الخارجي وتمريره على األنابيب المزعنفة للمكثف, ونتيجة لفرق درجات الحرارة بين بخار وسيط التبريد الساخن المار ضمن األنابيب وحرارة الهواء المحيط بالمكثف يحدث التبادل الحراري ويخسر بخار وسيط التبريد الحرارة ويبدأ بالتكاثف بواسطة المبرد التحتي متحوأل إلى سائل, كما أن سائل وسيط التبريد يتم تبريده تحتياً Subcooler في األجزاء األخيرة من المكثف. يتميز المكثف المبرد بالهواء بسهولة صيانته, ونتيجة لعدم استخدام الماء كوسيط تكثيف فال نواجه مشاكل معالجة المياه وحمايتها من التجمد.

2- المكثف التبخيري Evaporative Condenser

في هذا النوع من المكثفات يتم تذرير الماء على سطح المكثف, وعند مرور الهواء على أنابيب المكثف يتبخر جزء من الماء مما يؤدي إلى امتصاص حرارة وشيعة المكثف وبالتالي تكاثف بخار وسيط التبريد, أما الماء المتبقي فيتساقط على حوض ويتم إعادة استخدامه. ويتم التبريد التحتي من خالل تمرير األنابيب ضمن حوض تجميع الماء.

 المكثف المبرد بالماء Water Cooled Condenser 

إن أشهر أشكال هذا النوع من المكثفات هو مكثف Tube and Shell ,حيث يتم تمرير الماء من خلال الانابيب بينما يغمر بخار وسيط التبريد الغلاف المحيط بهذه الانابيب, وبذلك تنتقل الحرارة من وسيط التبريد إلى الماء ويتكاثف بخار وسيط التبريد, ثم يتم تبريد سائل وسيط التبريد بواسطة أنابيب ماء إضافية.  

أما الماء الساخن فيتم التخلص منه في حال استخدام دارة ماء مفتوحة كمياه الابار أو الانهار أو البحار, أو يتم إعادة تبريده باستخدام برج التبريد, حيث يتم تذرير الماء فوق الحشوة بينما تقوم مروحة دافعة بسحب الهواء الخارجي وتمريره على الحشوة مما يؤدي إلى تبخر جزء من الماء ساحبا التالي انخفاض درجة حرارة الماء ً معه كمية من الحرارة وب المتبقي, ثم يتم تجميع الماء البارد ضمن حوض ليعاد استخدامه.

المبخرات Evaporators

هناك نوعان أساسيان من المبخرات
1- المبخر ذو األنابيب المزعنفة Finned tube evaporator 

يتكون هذا المبخر من عدة صفوف من األنابيب يتوضع عليها زعانف لزيادة سطح التبادل الحراري, حيث يمر سائل وسيط التبريد خالل األنابيب, ونتيجة لتالمس الهواء الساخن مع هذه األنابيب الباردة تنتقل الحرارة من الهواء إلى وسيط التبريد مما يؤدي إلى انخفاض درجة حرارة الهواء وإلى تبخر سائل وسيط التبريد بالكامل, ويتم تحميص بخار وسيط التبريد (Superheating ) في الاجزاء الاخيرة من األنابيب. 

2- مبخر الغلاف والانبوبة Shell and Tube Evaporator

يستخدم هذا المبخر إذا كان الغرض الحصول على ماء بارد, حيث يتم تمرير سائل وسيط التبريد من خالل األنابيب بينما يغمر الماء الغالف المحيط باألنابيب وبالتالي تنتقل الحرارة من الماء إلى وسيط التبريد مما يؤدي إلى انخفاض درجة حرارة الماء وتبخر سائل وسيط التبريد بالكامل.

صمام التمدد expansion device

الغاية من صمام التمدد هي المحافظة على فرق الضغط بين المكثف والمبخر عند قيمة معينة وبالتالي اكتمال عمل دارة التبريد. أشهر نوع من أنواع صمامات التمدد هو صمام التمدد الترموستاتي.

صمام التمدد الترموستاتي Thermostatic Expansion Valve TXV

 

  

تعديل المقال