واحد اواپراتور در چیلر تراکمی چیست؟

در سیستم‌های سرمایشی پیشرفته مانند چیلرهای تراکمی، اجزای متعددی نقش کلیدی ایفا می‌کنند که یکی از مهم‌ترین آن‌ها اواپراتور است. این واحد به عنوان یک مبدل حرارتی عمل کرده و وظیفه اصلی آن جذب گرما از محیط یا سیال دیگر و انتقال آن به مبرد است. اواپراتورها نقش بسیار مهمی در عملکرد بهینه سیستم‌های سرمایشی دارند و در انواع مختلفی تولید می‌شوند تا پاسخگوی نیازهای متنوع صنعتی، تجاری و مسکونی باشند. در این مقاله به بررسی دقیق عملکرد اواپراتور در چیلر تراکمی، انواع آن، نحوه انتقال حرارت، کاربردهای صنعتی و عوامل تأثیرگذار بر راندمان آن می‌پردازیم.

واحد اواپراتور در چیلر تراکمی چیست؟

در پاسخ به سوال دستگاه اواپراتور چیست باید گفت که یک نوع مبدل حرارتی است که در آن یک سیال مایع وارد دسته ای از لوله ها (کویل) می‌شود. چون فشار پایینی دارد، با جذب کمترین حرارت از سیال اطراف لوله ها می تواند گازی مانند هوا و یا مایعی مانند آب و … باشد، به نقطه جوش خود رسیده و تبخیر می گردد. بدین ترتیب از حالت مایع به حالت گاز تغییر فاز می دهد و به همین خاطر به آن تبخیر کننده نیز گفته می شود زیرا هدف این است که مایع ورودی به کویل تبخیر گردد. عملکرد اواپراتور به نوع سیالات، سطح، جنس لوله ها، اختلاف درجه حرارت و ..‌. بستگی دارد.

کاربرد واحد اپراتور در چیلر تراکمی چیست؟ 

اواپراتور به دو شکل متفاوت در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. در حالت اول به عنوان تبخیر کننده سیال درون لوله ها به کار می رود (یعنی هدف این است که مایع وارد شده به کویل با گرفتن حرارت از سیال داغ اطراف کویل از حالت مایع به گاز تبدیل شود و یا به اصطلاح تبخیر گردد). در حالت دوم به علت جذب حرارت از سیال اطراف کویل، موجب کاهش دمای آن شده و در نتیجه عمل سرماسازی سیال اطراف کویل را انجام می دهد.

وظیفه اواپراتور به عنوان دستگاه سرمایشی

در یک مورد وظیفه اواپراتور سرمایش است. در واقع با جاری کردن سیال مبرد مانند گاز فریون R410A یا R407C و … درون کویل و جاری کردن هوا توسط فن (در نوع فن دار) یا جاری شدن آب (در نوع پوسته و لوله) توسط پمپ از اطراف کویل، مبرد در دمای معمولی محیط و در فشاری کمتر از فشار اتمسفر ، گرمای هوا یا آب را جذب کرده و درجه حرارت هوا یا آب را کاهش می دهد.

علت کم کردن فشار مبرد جاری در کویل (با روش هایی مثل استفاده از شیر انبساط الکتریکی / مکانیکی) این است که مبرد این خاصیت را دارد که در فشارهای کم (فشارهای کمتر از فشار اتمسفر) با گرفتن حرارت از سیالی با دمای محیط (مثل آب یا هوا که دمای آن تقریبا برابر با دمای محیط است) تبخیر گردد و از حالت مایع به حالت گاز تغییر فاز دهد. بنابرین آب یا هوایی که در دمای محیط قرار دارد سرد می شود.

نقش سه فاکتور مهم در عملکرد اواپراتور

عملکرد اواپراتور تحت تاثیر سه عامل مهم قرار دارد که در طراحی آن توسط کارشناسان مد نظر قرار می گیرد.

۱ . افت فشار

باید فضای کافی برای گردش سیالات را داشته باشد تا افت فشار در ورودی و خروجی آن زیاد نباشد.

۲ . اختلاف دما

سیالات درون و اطراف کویل باید به اندازه کافی اختلاف دما داشته باشند تا مایع درون کویل به طور کامل تبخیر گردد.

۳ . نوع سیال ها

که تاثیر مستقیمی بر انتخاب جنس کویل و میزان سطح آن برای رسیدن به مقدار تبخیر مورد نظر دارد.

تقسیم بندی انواع اواپراتورها

اواپراتورها بر مبناهای مختلفی به دسته های گوناگون تقسیم بندی می شود که مهم ترین آنها تقسیم بندی بر اساس ساختار و نیز هدف از کاربرد آن است. انواع اواپراتور از نظر ساختاری به سه دسته ، اواپراتور پوسته و لوله ( Shell & Tube )، صفحه ای ( Plate ) و اواپراتور فن دار (که به آن اواپراتور هوایی یا اواپراتور خشک نیز گفته می شود) تقسیم می‌شود.

همچنین انواع اواپراتور از نظر هدف کاربرد به چند دسته مختلف از جمله سرمایشی (برای کاربرد در دستگاه های تبرید مانند چیلر و …) ، افزایش دهنده غلظت محلول های صنعتی ، تبخیر کننده مایعات (برای کاربرد در صنایع مختلف جهت تبخیر مایعات و بدست آوردن بخار خالص) و غیره دسته بندی می شود.

۱.اواپراتور پوسته و لوله ( Shell & Tube )

در اواپراتور پوسته و لوله دسته ای از لوله ها (تیوب ها یا کویل) درون یک پوسته جاسازی شده است. معمولا سیال مایع (مبرد و یا هر سیال صنعتی) از داخل لوله ها و آب یا هر سیال دیگری از پیرامون لوله ها (داخل پوسته) حرکت می کند. سیال مایع با گرفتن حرارت از سیال پیرامون لوله ها، کم کم از حالت مایع به حالت گازی تغییر فاز می دهد. همزمان با آن، دمای سیال پیرامون لوله ها (که معمولا آب است) کاهش پیدا می کند.

برای مثال کاربرد این دستگاه به عنوان خنک کننده آب چیلر توسط گاز مبرد R22 ، R407C و … در شکل زیر نمایش داده شده است. همانطور که مشاهده می کنید مبرد از درون لوله ها یا همان تیوب ها و آب از پیرامون لوله ها جریان پیدا می کند. البته در طرحی دیگر که به آن نوع پوسته و لوله فلودِد (Flooded) گفته می شود دقیقا برعکس این حالت را شاهد هستیم.

به طوریکه در نوع Flooded آب از درون لوله ها یا همان تیوب ها و مبرد از پیرامون لوله ها جریان پیدا می کند که این دو نوع حرکت سیال مزایا و معایب و کاربردهای خاص خود را دارد.</span>

 

۲.اواپراتور صفحه ای ( Plate )

از دیگر انواع اواپراتور می توان به نوع صفحه ای اشاره کرد که این نوع نیز دقیقا همانند اواپراتور پوسته و لوله ای است و تنها ساختار آنها با یکدیگر متفاوت است. در نوع صفحه ای به جای لوله ها و پوسته از صفحاتی استفاده شده است که دو سیال بدون تماس فیزیکی با یکدیگر، در فاصله ایجاد شده بین صفحات با الگوی زوج و فرد جریان یافته و از جداره صفحات با یکدیگر تبادل حرارت دارند که این الگو در تصویر زیر نشان داده شده است. این نوع از اواپراتورها ساختاری فشرده دارند که امکان جاسازی آنها در فضاهای کوچک فراهم می شود. البته این نوع اواپراتور می تواند در حین کار به دلیل سختی زیاد آب کشور ما و گذر آب از منافذ باریک عبوری در آن منجر به گرفتگی شود.

 

۳. اواپراتور فن دار ( DX )

اواپراتور هوایی یا اواپراتور خشک یا همان نوع DX است سیال مایع که معمولا مبرد است، از درون لوله ای پر پیچ و خم عبور می کند و از پیرامون لوله ها، هوا توسط فن جریان می یابد و به همین خاطر به آن اواپراتور هوایی ، فن دار و یا خشک گفته می شود. سیال مایع با گرفتن حرارت از هوا، کم کم به حالت گازی تغییر فاز می دهد. همزمان با تبخیر شدن سیال مایع، هوا نیز سرد می شود. بنابرین از این سرما می توان در سیستم تهویه مطبوع استفاده کرد و آن را به یک وسیله سرمایشی تبدیل نمود.

برای مثال یک اواپراتور سردخانه ای که هوای درون سردخانه را خنک می کند و یا یک اواپراتور یا همان یونیت داخلی موجود در دستگاه اسپلیت یا داکت اسپلیت که هوا را خنک می کند به همین شکل کار می کنند و به آنها اواپراتور DX نیز گفته می شود که در اینجا DX به معنای Direct Expansion بوده و این مفهوم را می رساند که مبرد وارد کویل اواپراتور شده و مستقیما حرارت را از هوای اطراف کویل می گیرد. از مزایای اواپراتور خشک این است که هزینه نگهداری پایینی دارد و در فضای آزاد نصب می شود. همچنین سیال واسطی مانند آب در آن وجود نداشته و از نظر بهداشتی مشکلی را ایجاد نمی کند.

سایر کاربردهای واحد اواپراتور در چیلر تراکمی چیست؟

کاربرد انواع اواپراتورها فراوان است که برخی از مهمترین آنها عبارتند از :

۱ . کاربرد آن در صنعت تهویه و در مدار دستگاه هایی که بر مبنای سیکل تبرید تراکمی کار می کنند. مانند چیلرها، روفتاپ پکیج ها یا همان پکیج یونیت ها، داکت اسپلیت، دستگاه های GHP و VRF و …

۲ . کاربرد در صنایع غذایی برای تغلیظ (غلیظ کردن) محصولات با تبخیر نمودن آب اضافی موجود در آن

۳ . کاربرد به عنوان جداکننده مواد شیمیایی از یکدیگر با تبخیر نمودن آنها

۴ . کاهش رطوبت محصولات در صنعت داروسازی

۵ . و سایر کاربردهای انتقال حرارت در صنعت

نتیجه‌گیری

انواع اواپراتور ها و کندانسورها و سایر مبدل های حرارتی در طرح ها و ظرفیت های گوناگون و برای کاربردهای مختلف در گروه مهندسین تتا طراحی و تولید شد می‌شوند. همچنین به صورت مستقیم از کارخانه و با قیمت مناسب به فروش می رسند. جهت کسب اطلاعات بیشتر درباره انواع اواپراتورها و مبدل های حرارتی، شناخت ویژگی های محصولات ما و نیز استعلام قیمت آنها با ما در ارتباط باشید. از وب سایت گروه مهندسین تتا www.tetacompany.com دیدن فرمایید و یا به آدرس اینستاگرام ما @iranteta مراجعه فرمایید.

گروه مهندسین تتا تولیدکننده اواپراتورهای صنعتی با ظرفیت بالا در  نوع پوسته و لوله ای ( Shell & Tube ) همچنین چیلرهای تراکمی هواخنک، فن کویل ها ( سقفی توکار / کانالی )، هواساز های زیرسقفی و … در ظرفیت های مختلف بوده است. جهت مشاوره در خصوص پروژه با کاربری ( اداری،تجاری،مسکونی و … )، طراحی و برآورد ظرفیت سیستم های سرمایشی با ما در ارتباط باشید.

سوالات متداول

1. اواپراتور در چیلر تراکمی چه نقشی دارد؟
   اواپراتور با جذب حرارت از سیال محیط (مثل آب یا هوا) و تبخیر مبرد داخل کویل، باعث کاهش دمای آن سیال و تولید سرمایش در سیستم می‌شود.
2.  تفاوت بین اواپراتور پوسته و لوله و نوع فن‌دار چیست؟
   اواپراتور پوسته و لوله از لوله‌هایی درون یک پوسته تشکیل شده که برای کاربردهای صنعتی و چیلر مناسب است، در حالی که نوع فن‌دار یا هوایی، بیشتر در سیستم‌های تهویه مطبوع و سردخانه‌ها استفاده می‌شود.
3. چرا فشار مبرد در اواپراتور کاهش می‌یابد؟
   کاهش فشار مبرد باعث پایین آمدن نقطه جوش آن می‌شود، که در نتیجه مبرد می‌تواند با جذب گرمای محیط سریع‌تر تبخیر شده و فرایند سرمایش انجام گیرد.
4. مهم‌ترین عوامل مؤثر در عملکرد اواپراتور کدام‌اند؟
   سه عامل اصلی مؤثر بر راندمان اواپراتور شامل افت فشار، اختلاف دمای کافی بین سیالات، و نوع سیالات درگیر در تبادل حرارت است.