مقدمه: به طور کلی هر سیستم سرمایشی شامل کولر گازی و یخچال، با توجه به یک سیکل خاصی، عمل سرمایش را انجام می دهند و بر مبنای آن تولید هوای سرد می ‌کنند. معمولا عمل سردسازی در وسایل سرما ساز به چند روش مختلف صورت می ‌گیرد. در کولر گازی، برای عمل سرد سازی در کولرهای گازی، فرآیند تبرید انجام می‌شود، از همین رو سعی شده است تا سیکل تبرید کولر گازی را به بهترین نحو ممکن توضیح دهیم. در انتها نیز کاربرد مبرد در فرآیند تبرید کولر را شرح خواهیم داد.

سیکل تبرید چیست؟

اگر قصد یادگیری فرآیندی که در کولر گازی موجب سرما سازی می ‌شود را دارید، به ادامه مطلب توجه فرمایید. فرآیند تبرید کولر، شامل جذب گرما از سیال و ماده مورد نظر و سپس دفع آن توسط گاز مبرد است. این خلاصه ‌ترین توضیح اجمالی در ارتباط با فرآیند تبرید کولر است. زمانی که از اسپری‌ های خوشبو کننده استفاده می‌ کنید، در زمان مصرف متوجه می ‌شوید که این گاز سرد است اما دمای محیط بالاتر از آن است.

در واقع این قانون در مورد گازها همیشه صدق می ‌کند و جزو فرآیند ترمودینامیکی تبرید به شمار می ‌رود. هر زمان که گازی فشرده شود، داغ و گرم خواهد شد و هر زمان که فشار از روی آن برداشته شود سرد می‌ شود. همچنین توجه داشته باشید، زمانی که در مورد تبرید کولر صحبت می‌ کنیم، منظورمان کولر گازی است و این سیکل شامل کولرهای آبی نمی‌ شود.

اصطلاح تبرید (چرخه تبرید) به معنای خنک کردن یک فضا، ماده یا سیستم برای کاهش و یا حفظ دمای آن در زیر دمای محیط است. در مقاله “ تبرید چیست ” به توضیح کامل در مورد تبرید پرداختیم که بهتون پیشنهاد می کنیم مطالعه کنید.

حال اگر بخواهیم سیکل تبرید را بصورت بیشتر توضیح دهیم، می ‌توان گفت که گاز مبرد از طریق کمپرسور منتشر می ‌شود و توسط کندانسور، اواپراتور و کویل قابل انتقال خواهد بود که این عمل موجب دفع گرما از سیال یا ماده مورد نظر خواهد شد. همچنین لازم به ذکر است که فرآیند تبرید کولر، همواره بصورت یکنواخت و پیوسته صورت می ‌گیرد و متوقف نخواهد شد. در شکل زیر بصورت شماتیک، فرآیند ترمودینامیکی تبرید آورده شده است.

مراحل شش گانه تبرید

همیشه تمامی مراحل سردسازی از کمپرسور یا قلب تپنده سیکل تبرید شکل می ‌گیرد. اگر بخواهیم بصورت دقیق و طی 6 مرحله توضیح دهیم، کمپرسور، گاز مبرد را فشرده کرده و طی آن دمای آن به 80 درجه می ‌رسد و به لوله شماره دو می‌فرستد. همچنین لوله‌ های کندانسور که دارای پیچ و خم هستند بسیار داغ می‌ شوند و پس از آن که گاز مبرد به این لوله‌ ها برسد دمایش از 80 به 50 درجه سانتی گراد کاهش خواهد یافت زیرا در این مرحله تبادل گرمایی بین محیط بیرونی و این لوله ‌ها اتفاق می‌افتد. خب حالا که دمای گاز مبرد کمی کاسته شد، از طریق لوله شماره 4 به شیر انبساط خواهد رسید.

در آن زمان بطور ناگهانی تقلیل فشار اتفاق خواهد افتاد و دمای گاز به منفی 20 درجه سانتی گراد خواهد رسید. می ‌توان گفت که تا قبل از شیر انبساط، سیکل با فشار و دمای بالا همراه بود و پس از این مرحله دما و فشار افت ناگهانی خواهند داشت. حال دوباره در تصویر زیر و در لوله‌های شماره 6 یا اواپراتور، تبادل گرمایی باید صورت گیرد و سرمای تولید شده به داخل یخچال یا محیط ( کولر گازی) انتقال یابد. حال که دمای گاز کمی بالاتر رفت دوباره به کمپرسور بازخواهد گشت تا فشرده شود و دمای گاز مبرد بالا رود. این سیکل همواره ادامه میابد و جزو مهم ‌ترین سیکل تبرید تراکمی در کولرهای گازی و یخچال‌ هاست.

قطعات اصلی در تبرید کولرگازی

همانطور که در تصویر بالا مشخص است، هر سیستم تراکمی که موجب ساخت سرما می‌شود، شامل چهار قطعه اصلی خواهد بود. در ادامه بصورت لیست، آن‌ها را خواهیم آورد.

• کمپرسور: در واقع می‌توان گفت که مهم‌ترین قطعه در سیکل تبرید را کمپرسور تشکیل می‌دهد، زیرا متراکم و منتشر کردن گاز مبرد و همچنین تنظیم فشار در فرآیند را به عهده دارد، از همین رو موجب گردش هوای هر چه بهتر در سیستم خواهد شد.
• شیر انبساط
• کندانسور
• اواپراتور: این قطعه مایع سرد تولید شده توسط شیر انبساط را به بخار گرم با فشار پایین تبدیل می‌کند و به کمپرسور می ‌فرستد.
  قطعات دیگر در تبرید کولر گازی
• ترموستات ضد یخ: اگر بخواهیم در ارتباط با ترموستات صحبت کنیم، می‎توان گفت که این قطعه جزو قطعات اصلی نیست، زیرا تاثیری در فرآیند اصلی سرما سازی ندارد و زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد که هوای داخل سیستم از هوای تنظیم شده پایین‌تر بیایید و به سمت یخ زدن برود. بطور مثال در هوا ساز موجب خاموش شدن فن می ‌شود تا دما بالا رود و همچنین دمپر بسته شود. این کار موجب می‌ شود تا آب در داخل کویل به مرز انجماد نرسد. ترموستات ضد یخ تنها در کولر گازی کاربرد ندارد و در انواع چیلرها نیز مورد استفاده قرار می‌ گیرد.
• کنترل‌ کننده‌ های فشار
  همانطور که در تصویر بالا مشاهده می‌ کنید، خروجی ‌های هر قطعه اصلی، یا فشار بالا هستند یا فشار پایین، به همین دلیل قطعه‌ای باید وجود داشته باشد تا بتواند این فشار را کنترل کند و درصورتی که فشار بیش از اندازه بالا یا پایین رفت، سیستم را قطع کند. این کنترل کننده‌ ها، علاوه بر کنترل فشار هوا، فشار روغن را نیز مورد بررسی قرار می ‌دهند.
  لازم به ذکر است که هر دستگاه سرما ساز تراکمی، شامل دو بخش کم فشار و پر فشار است که در آن، گرما از بخش با فشار پایین جذب می ‌شود در قسمت با فشار بالا دفع خواهد شد. همچنین از قسمت شیر انبساط تا کمپرسور را قسمت با فشار پایین و از کمپرسور تا شیر انبساط را قسمت پر فشار سیکل می‌ نامند.
• تنظیم کننده ‌های رطوبت و دما
• شیر برقی
• فلوسوئیچ

ماده مبرد چیست؟

ماده ‌ای است که بصورت مرتب با دفع و جذب گرما، تغییر فاز می ‌دهد و از فاز مایع به گاز تغییر خواهد یافت. حضور این ماده در وسایل سرماساز مانند یخچال، کولر گازی و یخ ‌زن‌ ها ضروری است. در ابتدا از آمونیاک به عنوان ماده مبرد در سرما سازها استفاده می‌ شد اما حالا جای خود را به کلروفلوروکربن‌ ها داده ‌اند.

تقسیم بندی مبردها

مبردها را بر اساس خواصشان در جذب و دفع گرما‌، می‌ توان به سه دسته کلی تقسیم بندی کرد. اگر قصد شناخت این سه دسته را دارید به ادامه مطلب توجه فرمایید.

• مبرد کلاس یک: این نوع مبرد علاوه بر جذب گرمای مفید، از گرمای نهان خود نیز کمک می‌گیرند و به راحتی به دمای دلخواه خواهند رسید.
• مبرد کلاس دو: این نوع مبردها با دریافت گرمای محیط، دمایش بالا خواهد رفت. این بدان معناست که ظرفیت گرمایی دارند و ا آن بهره می‌برند. اگر بخواهیم مثالی برای این نوع مبردها داشته باشیم می‌توانیم به محلول کلسیم کلرید، سدیم کلرید یا آب نمک، ضد یخ ‌ها و الکل غیر صنعتی اشاره کرد. در واقع هدف از استفاده این نوع مبردها این است که از آن‌ها به عنوان مکمل در کنار مبرد کلاس یک استفاده کنند. زیرا این مبردها در کنار کلاس نوع یک، قادر هستند تا به سرعت کاهش دما پیدا کنند و این کار با سرعت بالاتری انجام خواهد شد، در نتیجه، سرعت فرآیند تبرید کولر افزایش چشمگیری پیدا خواهد کرد.
• مبرد کلاس سه: همانطور که در ابتدا گفته شد، بصورت کلی مبردها با دفع و جذب گرما، از فاز و گاز تغییر فاز خواهند داد. به همین دلیل، هرچقدر سرعت تغییر فاز در آن‌ ها بالاتر باشند، بیشتر مورد استفاده قرار خواهند گرفت. این دسته از مبردها به راحتی از حالت گازی به میعانی تبدیل خواهند شد و پس از دفع گرما، به وفور محلول ‌های آن قابل شناسایی خواهند بود.

و در آخر…
در این مطلب سعی شد تا فرآیند تبرید کولر، بطور کامل توضیح داده شود. از همین رو در ابتدا بصورت خلاصه تعریفی از واژه تبرید داشتیم. در ادامه نیز با تفکیک کارکرد هر یک از بخش ‌های سیکل دستگاه‌ های سرماساز، سعی شد تا مفهوم را بهتر توضیح دهیم. در انتها نیز ماده مبرد و انواع آن را شرح دادیم. امیدواریم تا با مطالعه این مبحث، دید کلی نسبت به فرآیند ترمودینامیکی تبرید پیدا کنید.