فرایند سرمایش در سردخانه ها و دیگر وسایل سرمایشی به کمک سیکل تبرید انجام می شود. در سیکل تبرید هدف سرمایش یک سیال (معمولاً هوا یا آب) است؛ که به کمک یک سیکل ترمودینامیکی انجام می شود. برای مثال در سیکل تبرید تراکمی چهار مرحله طی می شود تا گرما از محیطی با دمای پایین‌تر به محیطی با دمای بالاتر انتقال داده شود؛ و به اصطلاح عمل سرمایش انجام گیرد. در این مقاله قصد داریم به معرفی سیکل تبرید بپردازیم و از انواع سیکل های تبرید ( سیکل تبرید جذبی و تراکمی )، مزایا و معایب آنها و مباحثی شبیه به آن صحبت کنیم.
سیکل تبرید چیست و چطور کار می کند؟
بحث را با معرفی سیکل تبرید آغاز کنیم. منظور از سیکل در این عبارت یک چرخه ترمودینامیکی است؛ که از کنار هم قرار گرفتن چند فرایند ترمودینامیکی، با شرایط خاص شکل می گیرد. و منظور از تبرید نیز همان سرمایش است. در حقیقت هدف از طراحی یک سیکل تبرید، انتقال گرما از محیطی با دمای کمتر به محیطی با دمایش بیشتر است. طبیعتاً چون این عمل خلاف جریان طبیعی انتقال دما صورت می گیرد، برای به سرانجام رساندنش نیاز به انجام کار خواهیم داشت.
در یک سیکل تبرید هدف بهینه کردن این میزان کار است. به نحوی که با کمترین انرژی مورد نیاز به هدف اصلی سیکل دست پیدا کنیم. این رویکرد در طراحی تمامی سیکل های تبریدی و آیندۀ این صنعت در نظر گرفته می شود.
به شکل ساده‌تری اگر بخواهیم دربارۀ فرایند تبرید صحبت کنیم، در جریان این سیکل یک سری قطعات مکانیکی، مانند کمپرسور کندانسور، اواپراتور و …. وجود دارد؛ که حرکت یک سیال ترمودینامیکی را در طول سیکل امکان پذیر می کنند. وظیفۀ این سیال انتقال گرما است.
در حال حاضر اغلب سیکل های تبریدی به دو شکل سیکل جذبی و سیکل تراکمی طراحی و ساخته می شوند. در ادامه به مرور این دو سیکل و مشخصات آنها خواهیم پرداخت.
آشنایی با سیکل های تراکمی
اغلب وسایل سرمایشی خانگی، یخچال های حمل و نقلی، کولرها، یخچال‌ها، سردخانه ها و … به کمک سیکل تبرید تراکمی طراحی و ساخته می شوند. سیکل های تبرید تراکمی از چهار مرحله ترمودینامیکی ساخته می شوند. مرحلۀ اول از کمپرسور دستگاه شروع می شود؛ که مهم ترین جزء سیکل هم هست.
سیال مبرد وارد کمپرسور می شود و فشرده می گردد. در طی این اتفاق دما و فشار سیال بالا می رود. سپس وارد کندانسور می شود. کندانسور دومین مرحله از سیکل است. در این سیکل سیال مبرد طی یک فرایند فشار ثابت خنک می گردد. کندانسور سیستم های تبرید تراکمی ممکن است از نوع هواخنک و یا آب خنک باشد. مرحلۀ سوم عبور سیال مبرد از یک شیر فشارشکن است. در این مرحله فشار سیال به صورت یک باره افت می کند. که در جریان آن سیال به ترکیبی از بخار و مایع اشباع تبدیل می گردد. آخرین مرحله در سیکل های تراکمی عبور سیال از اواپراتور است. در همین مرحله است که گرما از محیط به سیال مبرد منتقل می شود. در طی این مرحله سیال با دریافت گرمای محیط به بخار اشباع کامل تبدیل شده، آمادۀ ورود به مرحلۀ اول می شود.
تمرکز سازندگان سیکل های تبرید تراکمی بر بهبود عملکرد اجزاء سیکل است. به خصوص بخش کندانسور و اواپراتور. به نحوی که با صرف انرژی کمتر بتوان عمل سرمایش را انجام داد.
آشنایی با سیکل های تبرید جذبی
در کنار سیکل تراکمی دومین سیکلی که مورد توجه طراحان قرار دارد، سیکل های جذبی است. البته سیکل تبرید جذبی بیشتر در مراکز صنعتی و سردخانه ها مورد استفاده قرار می گیرد. طراحی سیکل جذبی بر پایۀ جاذب های شیمیایی است؛ که به طور معمول از لیتیوم بروماید استفاده می شود.
روند سیکل جذبی بر این اساس است که ابتدا آب مقطر با دما و فشار پایین در تماس با محیط بیرونی قرار می گیرد. این تماس با محیط بیرونی می تواند در مجاورت با یک خط لولۀ آب یا جریان هوا باشد. در نتیجه این تماس، آب مقطر موجود در سیکل گرمای بیرون را جذب کرده و به بخار تبدیل می شود. سپس بخار آب موجود در سیکل توسط مولکول های لیتیوم بروماید جذب می شود؛ تا جایی که به صورت اشباع در می آید. در مرحلۀ بعدی لیتیوم بروماید اشباع شده به کمک یک پمپ جاذب به سمت ژنراتور هدایت می شود. در این مرحله به لیتیوم بروماید اشباع گرما می دهند. که طی آن آب موجود در لیتیوم بروماید جدا شده و لیتیوم بروماید آمادۀ استفادۀ مجدد می گردد.
در روند سیکل تبرید جذبی جهت بهبود شرایط باید بر روی ویژگی های مواد جاذب کار کرد. البته سیستم های جذبی به صورت های متفاوتی طراحی می شوند؛ که هرکدام ویژگی های مثبت و منفی خود را دارند. سیکل های جذبی تک اثره، دو اثره، سیکل های جذبی با آب گرم یا بخار و … از جمله همین موارد هستند.
سیستم تبرید تبخیری
سیستم تبرید تبخیری نیز برخلاف دیگر انواع سیستم تبرید به ویژه سیستم تبرید تراکم مکانیکی و تبرید جذبی از چرخه کلاسیک تبرید پیروی نمی‌کند. سیستم تبرید تبخیری به‌شیوه تبخیری مستقیم و غیرمستقیم باعث ایجاد سرما می‌شود و تنوع جالبی دارد.
نمونه بارز آن همان کولر آبی است که با عبور هوای گرم از روی لایه‌های پوشالی که توسط آب خیس شده‌اند به تولید هوای خنک می‌پردازد. تجهیزات این سیستم که در هوای باز نصب می‌شود باعث می‌شوند که آب به جذب گرمای هوا بپردازد. با دمش هوای خنک در کانال‌ها تولید شد هوای گرم خارج و محیط خنک می‌شود.
سیستم تبرید ترموالکتریک
سیستم تبرید ترموالکتریک راه جدایی از انواع سیستم تبرید در پیش گرفته‌اند و در آنها دیگر خبری از مبرد یا حتی آب نیست؛ بلکه وظیفه سرمایش بر عهده جریان الکتریکی و ترموکوپل‌ها بر پایه اثر پیلتر است.
ترموکوپل ولتاژ الکتریکی به تغییر دما جریان الکتریک را ایجاد می‌کند که در با معکوس کردن این رویه می‌توان با ولتاژ الکتریکی باعث اختلاف دما شد. در واقع در سیستم تبرید ترموالکتریک جریان الکتریکی می‌تواند جهت انتقال گرما را تغییر دهد.
تجربه برای بشر ثابت کرده که دمای بالا فساد سریع‌تر محصولات و کالاها را در پی دارد و به مدد انواع سیستم تبرید می‌توان با کنترل دما، رطوبت نسب و میزان تنفس محصول عمر آنها را افزایش داد.
برای تکمیل بحث پیشنهاد می‌کنیم مقالۀ «نگاهی مختصر به تاریخچه سرمایش و انواع سیستم تبرید» را نیز در ادامه بخوانید. برای کسب اطلاعات بیشتر و اطلاع از شرایط خرید محصولات امگا می‌توانید با شماره تلفن ۵۶۲۳۱۰۰۲-۰۲۱ و یا دیگر پل‌های ارتباطی با ما تماس بگیرید. همچنین می‌توانید با دنبال کردن صفحه اینستاگرام اومگا از آخرین اخبار و رویدادها نیز مطلع شوید.