وظیفه اصلی اواپراتور خنک کردن فضای سردخانه می باشد. مایع مبرد موجود در کویل اواپراتور در دمای کمتری نسبت به دمای محیط می جوشد و گرمای فضای اطراف اواپراتور را به خود جذب می کند و هوای اطراف اواپراتور را خنک می کند. اواپراتور گرمای فین و لوله های مسی را به خودش جذب می کند و این گرما باعث تغییر حالت ماده مبرد از مایع به گاز می شود و مبرد وارد کمپرسور می شود به این صورت سیکل تبرید تکمیل خواهد شد. اواپراتور سردخانه ها اغلب در داخل فضای نصب می شوند که برای سرمایش از آن استفاده می شود.
وظایف اواپراتور
اواپراتور (Evaporator) یا سیستم تبخیر کننده، به عنوان مبدل حرارتی در صنایع غذایی، کارخانه های تولید نوشابه، تهویه مطبوع و سردخانه ها، معمولا وظیفه تبخیر مایعات را برعهده دارند. اواپراتور یکی از قطعات اصلی یک سیستم تبریدی و سرد خانه است و عملکرد آن دقیقا برعکس کندانسور است. در ادامه درباره نحوه عملکرد اواپراتور و همینطور انواع رایج آن در صنعت پرداخته خواهد شد.
بیشتر بخوانید: نکات مهم در هنگام خرید کندانسور سردخانه
انواع اواپراتور
اواپراتور های سردخانه از لحاظ نحوه انتقال حرارت به محیط در دو نوع جریان طبیعی و جریان اجباری در بازار مصرف موجود هستند. تفاوت اصلی این دو اواپراتور در مدل کندانسور جریان اجباری هوای فضای سردخانه به وسیله یک فن به جریان در می آید.
از نظر ساختمان و نحوه عملکرد، اواپراتور هوایی به سه گروه تقسیم می شوند:
- اواپراتور کویلی پره دار (فین دار)
- اواپراتور پوسته لوله ای (ساده)
- اواپراتور صفحه ای تخت (پلیت دار) (Stamped or Plate Surface Evaporator)
اواپراتور کویلی پره دار چیست؟
اواپراتور های کویلی پره دار یا فین دار از کویل های مسی درست شده اند که ماده مبرد از روی پره های پر پیچ و خم عبور می کند و با گرفتن گرما از هوای محیط اطراف دمای خود را از دست می دهد و به حالت گاز تغییر شکل می دهد که بخار شدن مایع موجب خنک شدن هوای اطراف خود می شود. وجود پره ها در اواپراتور موجب افزایش میزان انتقال حرارت ماده مبرد با محیط اطراف می شود، اغلب تعداد پره های اواپراتور کویلی از 7 تا 14 پره در هر اینچ متغیر می باشد. فن در اواپراتور فین دار وظیفه تبادل حرارت را بر عهده دارد که به این روش تبادل حرارت اجباری نیز گفته می شود.
برای افزایش سطح تبادل دما و جبران کمبود ضریب انتقال حرارت در اواپراتور های لوله ای از صفحه های فلزی به نام فین (fine) یا پره استفاده می شود که با استفاده از این روش اواپراتور امکان استفاده از دو مدل و سطح مختلف را برای انتقال حرارت دارد.
اواپراتور پوسته لوله ای چیست؟
این مدل ساده ترین شکل اواپراتور هستند، با توجه به نوع کاربرد از انواع لوله های مسی و یا فولادی استفاده می شود.
اواپراتور پوسته لوله از از دو قسمت لوله (لوله های مسی) و پوسته که همان ورق های آلومینیومی هستند تشکیل شده اند که ظرفیت های آن از 3 تن تا 500 تن تبرید متفاوت می باشد که متناسب با درخواست مشتری و نیاز مصرف کننده ساخته و ارائه می شوند.
در اواپراتور پوسته لوله ای دسته ای از لوله ها درون یک قسمت قرار گرفته اند که اغلب سیال مایع از داخل لوله ها عبور می کند و سیال دیگر که پیرامون آن ها در محفظه قرار دارد از اطراف لوله ها حرکت می کند و طی این فرایند سیال مایع از سیال پیرامون گرما می گیرد و از حالت مایع به حالت گاز تغییرشکل می دهد و دمای ماده اطراف آنها کم می شود.
اواپراتور پوسته لوله کاربرد بسیار در صنعت دارد که با توجه به نیاز و درخواست مشتری با ظرفیت های متفاوت تولید می شود. از ویژگی های این اواپراتور می توان به راندمان بال در انتقال حرارت و همچنین قیمت مناسب آن ها نسبت به دیگر انواع اواپراتور ها اشاره کرد. در اواپراتور پوسته لوله انتقال دما به صورت طبیعی و توسط هوای محیط انجام می شود.
اواپراتور صفحه ای تخت چیست؟
اواپراتور صفحه ای تخت از تعدادی لوله های مسی درست شده است که از داخل یک صفحه عبور می کنند، وجود این صفحه میزان انتقال حرارت را افزایش می دهد.
این نوع از اواپراتور در ابعاد مختلف طراحی و تولید می شوند. در مدل متداول آن به وسیله جوشکاری دو صفحه بر روی هم متصل می شوند و برای عبور مایع مبرد شیار هایی بر روی سطح صفحه ایجاد می شود که به شکل برآمده روی صفحه های اواپراتور قابل مشاهده است، به دلیل سهل بودن سرویس و نگهداری، آنها کاربرد متنوعی در یخچال های خانگی و فروشگاهی دارند.
نحوه عملکرد اواپراتور
ماده مبرد پس از فرایند مایع شدن، توسط شیر انبساط به داخل اواپراتور که گروهی از لوله های به شکل کویل هستند با فشار اسپری می شود و به علت تغییر در قطر لوله، فشار به میزان چشمگیری کاهش پیدا می کند، در نتیجه با توجه به قوانین ترمودینامیک درجه جوش ماده مبرد نیز کاهش می یابد و مبرد شروع به جوشیدن خواهد کرد. در زمان جوشش ماده مبرد که فرایندی گرماگیر به حساب می آید، حرارت در لوله های انتقال مبرد کم می شود و دمای آن به سرعت کاهش پیدا می کند. سپس این کاهش دمای به وجود آمده به وسیله هوا یا آب از سیستم اواپراتور به خارج انتقال پیدا می کند.
کاربرد اواپراتور سردخانه در صنعت
اواپراتور کاربردهای زیادی در صنعت دارد. اما به طور معمول به دو شکل مورد استفاده قرار می گیرد.
- به عنوان تبخیر کننده سیال درون لوله ها
- جذب حرارت سیال از اطراف کویل که باعث کاهش دمای سیال می شود و عملیات سرما سازی اتفاق می افتد.
فاکتور های مهم در نحوه عملکرد اواپراتور سردخانه ای
- اختلاف دما: اختلاف دما بین ماده سیال و محیط اطراف کویل باید به میزانی باشد که مبرد درون کویل بطور کامل بخار شود.
- افت فشار: جهت کاهش اختلاف فشار در قسمت ورودی و همینطور قسمت خروجی اواپراتور باید فضای کافی برای گردش ماده سیال موجود باشد.
- نوع سیالات: تاثیر مستقیمی در میزان تبخیر سیال و همچنین انتخاب جنس کویل دارد.
برفک زدایی یا دیفراست
در قسمت اواپراتور به دلیل کاهش دمایی که آن اتفاق می افتد، باعث تقطیر رطوبت موجود در محیط می شود و به شکل منجمد روی فین ها و صفحات اواپراتور جمع می شود.
در اواپراتور های صفحه ای با جریان طبیعی هوا معمولا این برفک ها مشکل در سیستم ایجاد نمی کند و اواپراتور می تواند تا چندین هفته با وجود برفک ها به کار خود ادامه دهد، اما در اواپراتور کویل فین دار، برفک تولید شده موجب گرفتگی فاصله مابین فین ها می شود و مانع در جریان هوای فن می شود و توان خروجی اواپراتور را به شدت کاهش می دهد. در سیستم اواپراتورها برای برفک زدایی یا دیفراست دستگاه هایی تعبیه شده که در دو گروه متفاوت طبقه بندی می شوند.
روش اول برفک زدایی به وسیله هیتر الکتریکی است که در این روش پس از قطع شدن کمپرسور، هیتر الکتریکی وارد مدار شده و به وسیله گرما فرآیند عملیات برفک زدایی انجام می شود و سپس مایعات در سینی کف اواپراتور جمع آوری می شود.
دومین روش، برفک زدایی به وسیله گاز داغ یا آب داغ است که در این سیستم برعکس مدل قبلی، کمپرسور در فرآیند دیفراست خاموش نمی شود و گاز داغ به وسیله شیر برقی به سمت قسمت مدار برفک زدایی اواپراتور تزریق می شود و این فرآیند به وسیله گاز مبرد داغ انجام می شود.
کلام آخر
ما در این مقاله درباره اواپراتور، انواع آن، نحوه کارکرد و ویژگی های آن صحبت کردیم. امیداریم که اطلاعات موجود در این مقاله برای شما مفید بوده باشد.