اواپراتور چیلر
دستگاه چیلر یکی از اجزای کلیدی در سیستم تهویه مطبوع و خنک‌کننده‌های صنعتی است. در این سیستم، اواپراتور دستگاه چیلر نقش بسیار مهمی ایفا میکند. اواپراتور درست بعد از شیر انبساط و دقیقا قبل از خط مکشی که به داخل کمپرسور می‌رود، قرار دارد.
نقش اواپراتور چیلر این است که تمام گرمای ناخواسته را از ساختمان و محیط جمع آوری کند. در واقع، اواپراتور دستگاه چیلر جایی است که آب سرد در آن تولید میشود. این دستگاه با گرفتن گرما از محیط و سیالی که به آن نیاز دارد، آن را حذف کرده و آب سرد را به ساختمان ارسال میکند تا گرمای بیشتری را از آن برداشت کند.
با توجه به نقش حیاتی اواپراتورها در کارکرد صحیح چیلر و راحتی کاربران، آموزش و آگاهی کافی در زمینه عملکرد و نگهداری این دستگاه بسیار مهم است. به همین خاطر در این فرصت شما را با انواع اواپراتورها و نکات مهم افزایش عملکرد آنها آشنا می‌کنیم.
اواپراتور چیلر چیست؟
اواپراتور دستگاه چیلر اصلاحا یک مبدل حرارتی است که حرارت را از یک ماده (به طور معمول آب) به یک ماده دیگر (یعنی مبرد) انتقال می‌دهد. معنی کلمه «اواپراتور» عبارت است از یک دستگاه که حرارت مایع را به بخار تغییر می‌دهد. در تعریف این دستگاه، آن را به عنوان یک سیستم برای تغییر فاز یک ماده به بخار تعریف می‌کنند. عملکرد اصلی اواپراتور این است که مایع A با گرفتن حرارت از مایع B به بخار تبدیل میشود. همچنین دمای مایع B کاهش می‌یابد.
به یاد داشته باشید که اواپراتور دومین مبدل حرارتی در سیکل سرمایش استاندارد است و مانند کندانسور به دلیل نوع عملکرد خود، نام‌گذاری این چنینی دارد. اواپراتور به عنوان «پایان کار» در سیستم سرمایش عمل میکند و وظیفه اصلی خود یعنی جذب حرارت را به خوبی انجام می‌دهد. این جذب حرارت زمانی رخ می‌دهد که مبرد با دمای پایین و با فشار کم به اواپراتور وارد شده و با جذب حرارت از هوا یا آب در دستگاهی مانند چیلر، خنک میشود.
عملکرد اواپراتور چگونه است؟
اواپراتور چیلر جزء مهمی در سیستم تبرید است و زمانی که مبرد با دما و فشار کم وارد چیلر میشود، باعث خواهد شد دستگاه به وسیله جذب گرمای فضا یا آب، هوا یا آب را خنک کند. سپس مبرد به کمپرسور فرستاده میشود و چرخه مجدد شروع میشود. این فرایند نقشه اصلی سیستم تبرید است.
برای عملکرد صحیح این سیستم، آب سرد از چیلر خارج و با استفاده از پمپ‌های چیلر به ساختمان پمپاژ میشود. مقدار این آب سرد بسته به واحدهای داخلی که از آن استفاده می‌کنند، متغیر است و گرما را از ساختمان جذب میکند. گرما به آب سرد منتقل میشود و در نتیجه هوا خنک میشود و آب گرم میشود. در ادامه، آب گرم به چیلر بازمی‌گردد و گرما دوباره به آب و مبرد درون چیلر منتقل میشود.
عایق بودن چیلرها بسیار مهم است و در صورت کمبود عایق یا عدم وجود آن، باید توسط تکنسین چیلر عایق شوند. در تصویر بالا اواپراتوری را می‌بینید که با پوشش عایق سیاه رنگ ساخته شده است. عایق بودن اواپراتور بسیار اهمیت دارد، زیرا آب سرد در اینجا تولید میشود. تولید آب سرد هزینه‌بر است، بنابراین باید مطمئن شویم که تمام انرژی خنک‌کننده به محیط انتقال یافته و گرمای ناخواسته جمع‌آوری شود. به هیچ وجه نباید سرمای تولید شده با گرفتن گرما از موتورهای چیلر به هدر رود. در بیشتر موارد، می‌توانیم از هوای تازه محیط برای خنک‌کردن این موتورها استفاده کنیم.
ساخت اواپراتور با چه هدفی انجام میشود؟
اواپراتور، یک قطعه نسبتا بزرگ داخل یک چیلر است که با دو هدف اصلی ساخته میشود.
- تبخیر کننده یک مایع
- سرد کردن یک ماده
اواپراتورها عموما به صورت لوله‌ای تولید می‌شوند و دارای فضاهای خالی داخل آنها هستند که بخار آب را در بر می‌گیرند. اواپراتور چیلر در صنایع غذایی و دارویی، برای افزایش غلظت مواد استفاده می‌شوند. ماده مورد نظر در اواپراتور قرار می‌گیرد و نیروی بخار آب بر روی آن اعمال میشود.
به دلیل فشار پایین در داخل اواپراتور، بخار آب به سرعت از ماده تبخیر شده و به بخار تبدیل میشود. این عمل باعث افزایش غلظت در ماده مورد نظر میشود. اواپراتورها می‌توانند در فرایندهای مختلفی مانند خشک کردن، استخراج و جداسازی استفاده شوند.
در نوع دیگر، این اواپراتورها به منظور تبدیل آب به بخار و سرد کردن ماده مورد نظر استفاده می‌شوند. با اعمال نیروی بخار آب از طریق لوله‌های اواپراتور، آب به بخار تبدیل میشود و در نتیجه ماده مورد نظر سرد خواهد شد. این فرایند برای خنک کردن هوا و مواد در سیستم‌های تهویه مطبوع یا خنک کننده استفاده میشود.
در کل هدف ساخت اواپراتورها، تبدیل مایع به بخار و یا سرد کردن ماده مورد نظر است. این فرایند به عنوان یک روش کاربردی در صنایع غذایی، دارویی و تهویه مطبوع استفاده میشود و امکان افزایش غلظت مواد و خنک کردن ماده را فراهم می‌آورد.
4 نوع اواپراتور چیلر
اواپراتورهای مورد استفاده در دستگاه چیلر، از نظر طراحی می‌توانند به اواپراتورهای صفحه‌ای و اواپراتورهای پوسته و لوله تقسیم شوند. البته که نوع پوسته لوله خود به دو مدل دیگر تقسیم می‌شوند که در ادامه بیشتر با آنها آشنا خواهیم شد.
اواپراتور چیلر صفحه‌ای یا plate
اواپراتورهای نوع صفحه‌ای حاوی لوله‌های فلزی هستند که معمولا از مس یا آلومینیوم تشکیل شده‌اند. این اپراتورها در صفحه مورد نظر تعبیه می‌شوند تا یک سطح صاف و هموار ایجاد کنند. از نظر ظاهری، اواپراتور چیلر صفحه‌ای به شکل یک صفحه معمولی نمایش داده می‌شوند، اما در داخل آنها چرخش‌های فلزی وجود دارد که مایع سرد کننده از طریق آنها عبور میکند.
یکی از مزیت‌های استفاده از اپراتورهای صفحه‌ای این است که بسیار محکم هستند، زیرا صفحه خارجی آنها ایمنی بیشتری را فراهم میکند. این صفحه خارجی همچنین به انتقال حرارت از لوله‌های فلزی به مایع سرد کننده کمک میکند. همچنین، اپراتورهای صفحه‌ای به راحتی قابل تمیز شدن هستند و می‌توان آنها را با قیمت مناسب تهیه کرد.
استفاده از اپراتورهای صفحه‌ای دارای مزایای بسیار زیادی است. آنها فضای کمتری را اشغال کرده و در فضای مورد نیاز صرفه جویی می‌کنند. همچنین هزینه‌های سرمایه گذاری و نگهداری را به حداقل می‌رسانند. در مسئله صرفه جویی در انرژی هم اپراتورهای صفحه‌ای می‌توانند تبخیر انتقال حرارت خلاف جریان را انجام دهند و دمای دو سر را تنظیم کنند. در ضمن آنها دارای ضریب انتقال حرارت بالایی هستند.
طراحی انعطاف پذیر اپراتورهای صفحه‌ای به این معنی است که می‌توان سطح رسانش حرارتی آنها را به راحتی بررسی و با روش‌های مختلف تمیز کرد. همچنین، یکی از ویژگی‌های محبوب اپراتورهای صفحه‌ای چیلر این است که با حذف یا اضافه کردن گروه‌های صفحه، می‌توان ظرفیت آنها را تغییر داد و این یک مزیت اصلی در اپراتورهای صفحه‌ای است.
اواپراتور پوسته لوله یا shell and tube
متداول‌ترین شکل اواپراتورها، مبدل حرارتی پوسته و لوله است. ساختار به این قطعه به شکلی است که تعدادی لوله در یک محفظه استوانه‌ای قرار بگیرند. به این ترتیب یک ماده از داخل لوله‌ها و دیگری از محفظه آن عبور میکند. در حین این عبور است که هر دو ماده با هم تبادل گرمایی خواهند داشت. همان‌طور که گفتیم با نوع اواپراتور چیلر در دو نمونه متمایز قابل تولید است.
اواپراتور DX چیلر (انبساط مستقیم)
هدف اصلی چیلرهای پوسته و لوله، تبادل حرارت با استفاده از مبرد به عنوان خنک کننده، برای خنک کردن سیال در گردش است. این چیلرها عالی و کارآمد هستند و فضای کمی اشغال می‌کنند، زیرا ارتفاع کمی نیاز دارند. نگهداری و تعمیر آنها نیز نسبتا آسان است و برای خرید اپراتورها هزینه کمی را به همراه دارند.
مفهوم چیلر پوسته و لوله بر اساس تعدادی لوله است که به عنوان یک بسته لوله مشخص میشود. مبرد از شیر انبساط درون لوله‌ها جریان دارد و تدریجا تبخیر میشود. در نتیجه، از طریق گرمای نهان تبخیر، اثر خنکی ایجاد میشود.
لوله‌ها در یک پوسته فولادی نصب شده‌اند و کلاهک‌های انتهایی در هر دو سر پوسته قرار دارند. آب از روی لوله‌ها عبور کرده و انرژی گرمایی را به سطح لوله‌ها منتقل میکند. در نتیجه، آب از چیلر پوسته و لوله با دمای کمتری نسبت به آب ورودی خارج میشود.
این نوع چیلر به عنوان تبخیر کننده نوع خشک یا انبساط مستقیم (DX) شناخته میشود. آب از یک سر پوسته وارد شده و از سر دیگر آن خارج میشود. چیلرهای پوسته و لوله با استفاده از اتصالات آب پیچی یا فلنجی عرضه می‌شوند و معمولا یک اتصال تخلیه جهت حذف آب موجود در پوسته وجود دارند.
اواپراتور دستگاه چیلر فلودد (FLOODED)
این نمونه هم یک نوع اواپراتور پوسته و لوله است که در آن آب از لوله‌ها عبور کرده و مبرد درون یک پوسته بسته قرار دارد و جریان پیدا میکند. این نوع چیلر فلودد نام دارد و تقریبا 50 تا 75 درصد لوله‌های آن در آب سرد غوطه‌ور می‌شوند.
در طراحی این اواپراتور چیلر، لوله‌ها در داخل پوسته قرار می‌گیرند و دارای آب سرد هستند. پوسته مبرد را در خود جای داده است. مبرد و آب هیچگاه به هم مخلوط نمی‌شوند، زیرا همواره توسط دیواره فلزی لوله‌ها از هم جدا خواهند شد و تنها گرما است که از طریق آنها منتقل میشود. لوله‌ها در طول چیلر اجرا می‌شوند و آب سرد در داخل آنها جریان دارد. مبرد به طور خارجی از لوله‌ها قرار دارد و با سطح لوله‌ها در تماس است.
مبرد از نقطه پایینی از طریق شیر انبساط وارد میشود و به شکل مایع است. مبرد دارای یک نقطه جوش بسیار پایین است و گرمای آب سرد ورودی حدود 12 درجه سانتیگراد است که باعث تبدیل شدن مبرد به بخار میشود.
همان‌طور که مبرد به جوش می‌آید، گرما را از آب سرد ورودی جذب میکند. برای درک بهتر این روند می‌توانید تصور کنید که وقتی بدن شما گرمای شدیدی را تجربه میکند و عرق می‌کنید، این عرق سطح پوست شما را پوشانده و با تبخیر، گرما را از بین می‌برد و بدن را خنک میکند.
فاکتورهای موثر بر افزایش عملکرد اواپراتور سرمایشی
تنظیمات درست و متناسب با ظرفیت روی دستگاه نقش مهمی در بهبود کارایی اواپراتور سرمایشی دارد. به طور کلی، فاکتورهای زیر می‌توانند بر افزایش عملکرد این قطعه تاثیر بگذارند:
- تنظیم درست دمای سیال ورودی و خروجی: دمای سیال ورودی و خروجی باید به طور مناسب تنظیم شده و اختلاف دمای بین این دو باید در محدوده مناسبی باشد تا مبرد به طور کامل تبخیر شود و کارایی سیستم به حداکثر برسد.
- حداقل افت فشار: فضای گردش سیال باید مناسب باشد و هیچ افت فشار زیادی در ورودی و خروجی سیال نباشد، زیرا این امر می‌تواند باعث کاهش عملکرد سیستم شود.
- انتخاب سیال مناسب: نوع سیال استفاده شده در سیستم و اواپراتور چیلر نقش مهمی در کیفیت و کارایی سیستم در برابر اواپراتور دارد. باید سیالی انتخاب شود که توانایی بهبود عملکرد سیستم و جلوگیری از خوردگی قطعات را داشته باشد.
- نگهداری منظم: برای حفظ عملکرد درست سیستم، میزان و کیفیت مبرد ورودی به کویل باید کنترل شود. بررسی و تمیز کردن سیالات و تعویض فیلترها درستی این عملکرد را تضمین میکند.
با توجه به این فاکتورها، افزایش عملکرد اواپراتور سرمایشی می‌تواند توسط تنظیمات درست و دقیق دما، اطمینان از مقدار ورودی و خروجی سیال، استفاده از سیال مناسب و نگهداری منظم ایجاد شود. فراموش نکنید که کنترل میزان دبی مبرد ورودی را می‌توان به وسیله قطعه‌ای به نام «شیر انبساط» کنترل کرد. اگر ورودی کمتر از میزان نیاز باشد، سیال به درستی گرم نخواهد شد. در ضمن گاز برگشتی به کمپرسور هم دمای بالایی پیدا میکند و باعث آسیب به کمپرسور چیلر ما میشود.
کلام آخر
در این فرصت سعی داشتیم شما را با نکات مهم و مرتبط به انواع اواپراتورهای چیلر آشنا کنیم. گفتیم که این قطعه جزو مهمی از سیستم کلی تبرید است که در دو نوع اصلی لوله‌ای و صفحه‌ای تولید میشود. اگر پس از مطالعه این راهنما هنوز هم سؤالاتی در مورد این قطعات ذهن شما را درگیر کرده، سری به سایت برکه بزنید و با کمک کارشناسان این ابهامات را برطرف کنید.
کندانسور با اواپراتور فرق دارد؟
بله. کندانسور با دفع گرمای محیط، مبرد را خنک خواهد کرد.
کدام نوع اواپراتور در صنایع غذایی و دارویی مورد استفاده است؟
اواپراتورهای تبخیر کننده یک مایع در این صنعت مورد استفاده هستند.
جنس عایق مناسب اواپراتور از چیست؟
به طور معمول عایق روی اواپراتور چیلر باید از نوع عایق پلیمری باشد.