تاریخ آخرین بروزرسانی : ۱۴۰۳/۱۱/۱۴
اکسپنشن ولوهای ترموستاتیک عموماْ دارای حباب حرارتی هستند و در ورودی اواپراتور، جهت ثابت نگه داشتن میزان سوپرهیت خروجی از اواپراتور مورد استفاده قرار می‌گیرند. اکسپنشن ولوها این کار را با تنظیم دبی مبرد ورودی به اواپراتور انجام می‌دهند. شیرهای انبساط ترموستاتیک جزو خانواده‌ای از تجهیزات برودتی هستند که metering device نامیده می‌شوند. این شیرها قطعه‌ای به نام سوزن شیر انبساط دارند که شکل، ضخامت و به عبارت دیگر قطر روزنه تعبیه شده در آن، معین کننده میزان مبرد قابل گذر از مجرای شیر انبساط می‌باشد. معمولا ظرفیت شیر انبساط، بر حسب تن تبرید یا کیلووات بیان می‌شود. ظرفیت برودتی یک شیر انبساط تابع شرایط کاری آن است به طوریکه هر چه اختلاف فشار دو سمت شیر انبساط بیشتر شود، ظرفیت برودتی شیر انبساط نیز افزایش پیدا خواهد کرد.
اکسپنش ولوها یا شیرهای انبساط به دو منظور زیر بکار گرفته می‌شوند:
مبرد ورودی به اواپراتور باید همواره مقداری باشد که سطح تبادل حرارتی اواپراتور قادر به تبخیر تمامی آن بوده و بازگشت مبرد به صورت مایع به سمت کمپرسور رخ ندهد. هرچه میزان ظرفیت اواپراتور یا بار حرارتی اعمالی به اواپراتور بیشتر باشد، اکسپنشن ولو یا شیر انبساط باید اجازه عبور مبرد مایع بیشتری را به درون اواپراتور جهت تبخیر دهد و بالعکس.
اکسپنشن ولو یا شیر انبساط خود باعث ایجاد اختلاف فشار مابین دو عضو فشار بالا یعنی کندانسور و فشار پایین یعنی اواپراتور نمی‌گردد بلکه ایجاد این اختلاف فشار، بر عهده کمپرسور است که قلب سیستم به حساب می‌آید. در واقع شیر انبساط قرار گرفته در این میان باعث حفظ این اختلاف فشار می‌گردد. همچنین اکسپنشن ولو به طور مستقیم تعیین کننده دمای اواپراتور نیست بلکه به واسطه تنظیم میزان دبی مبرد ورودی به اواپراتور و میزان اختلاف فشار ایجاد شده مابین دو قسمت پر فشار و کم فشار، دمای اواپراتور را تعیین می‌کند .
اکسپنشن ولوهای دارای حباب حرارتی دقت زیادی در تنظیم میزان دبی مبرد ورودی به اواپراتور دارند و به طور وسیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. عملکرد این شیرهای انبساط بر اساس میزان سوپرهیت شدن مبرد تبخیر شده در خروجی اواپراتور است. یک اکسپنشن ولو حرارتی به گونه‌ای عمل می‌نماید که همواره یک مقدار سوپرهیت ثابت و پایدار در خروج از اواپراتور (با تنظیم میزان مبرد ورودی به اواپراتور) وجود داشته باشد تا همواره این اطمینان ایجاد گردد که پدیده برگشت مایع به سمت کمپرسور رخ نخواهد داد. این فرآیند به کمک حسگری به نام حباب حرارتی (Bulb) که بر روی لوله خروجی اواپراتور نصب می‌گردد، انجام می‌پذیرد. نحوه عملکرد حباب حرارتی بدین صورت می‌باشد که حباب حرارتی نصب شده بر روی لوله خروجی اواپراتور، دمای مبرد خروجی از اواپراتور را اندازه گرفته و مقدار آن را به واسطه تغییر میزان فشار مبرد درون حباب حرارتی، به اکسپنشن ولو انتقال میدهد. در اکسپنشن ولو حرارتی همچنین دیافراگمی وجود دارد که سه نیروی اعمالی فشار مبرد درون حباب حرارتی، فشار اشباع مبرد خروجی از اکسپنشن ولو و نیروی اعمالی از سمت فنر را با یکدیگر در تعادل قرار میدهد. حرکت دیافراگم باعث حرکت پیستون حاوی سوزن شده و حرکت سوزن نیز باعث تغییر دبی مبرد ورودی به اواپراتور می‌گردد .هر چه میزان دمای مبرد (سوپرهیت شده) خروجی از اواپراتور بیشتر گردد، دما و فشار مبرد درون حباب حرارتی اکسپنشن ولو نیز بیشتر شده و نیروی بیشتری از سمت بالا به دیافراگم اکسپنشن ولو وارد می‌شود در نتیجه این اتفاق، اکسپنشن ولو بازتر شده و اجازه عبور مبرد بیشتری را به اواپراتور میدهد و بالعکس.
باید توجه داشت که هر چه بر میزان سفتی فنر قرار گرفته در زیر دیافراگم اکسپنشن ولو افزوده شود، دمای مبرد خروجی از اواپراتور باید بیشتر باشد (بیشتر سوپرهیت شود) تا نیروی بیشتری توسط مبرد درون حباب حرارتی به دیافراگم جهت حفظ تعادل اعمال گردد. میزان سفتی این فنر برای اولین بار توسط کارخانه سازنده شیر انبساط تنظیم می‌شود و معمولا در حد وسط قرار میگیرد ولیکن هنگام استفاده از این نوع اکسپنشن‌ها می‌توان سفتی این فنر را با چرخاندن یک محور یا پیچ تغییر داد.
حباب حرارتی باید بر روی خط مکش کمـپرسور به صورت افقی نصب گردد. از آنجا که در پایین لوله خط مکش کمپرسور، همواره مقداری از روغن اختلاط یافته با مبرد سیستم جمع شده و جریان دارد، بنابراین حباب حرارتی باید به گونه‌ایی نصب گردد که دمای مبرد درون لـوله خط مکش را حس کند. معمولا در صورتیکه قطر لوله خط مکش کــمـپرســور از "۸.۷ (۲۲ میلیمتر) کوچکتر باشد، حباب حرارتی در وضعیت ساعت ۱ الی ۲ و اگر سایز لوله خط مکش بزرگتر یا مساوی "۸.۷ باشد، حباب حرارتی در وضعیت ساعت ۴ الی ۵ بسته می‌شود.
یک شیر انبساط باید متناسب با ظرفیت کمپرسور و سطح تبادل حرارتی اواپراتور انتخاب گردد تا این اطمینان حاصل شود که میزان مناسبی از جریان مبرد در اواپراتور وارد شده است و از تمام ظرفیت برودتی اواپراتور استفاده بهینه می‌شود و همچنین پدیده‌هایی همچون تغذیه بیش از حد و یا تغذیه کم اواپراتور رخ نداده و یک مقدار سوپرهیت مناسب و پایدار در خروجی از اواپراتور وجود دارد. محاسبه تناژ اکسپنشن ولو شرکت‌های مختلف همه بر یک پایه و اساس می‌باشند. در این مقاله نمونه‌ای از شیرهای انبساط شرکت دانفوس انتخاب شده و روش انتخاب شیر انبساط مناسب و نحوه انتخاب سوزن اکسپنشن ولو صحیح، توضیح داده شده است. کمپانی دانفوس در گذر زمان، کاتالوگهایی با ویرایشهای مختلفی عرضه نموده است و در هر نسخه از کاتالوگ، نحوه انتخاب شیر انبساط با ذکر یک مثال شرح داده شده است. در کاتالوگهای جدید، انتخاب شیر انبساط و نحوه انتخاب سوزن اکسپنشن ولو با روابط بسیار ساده‌تر و سریعتر انجام می‌گردد. در این مقاله یکی از قدیمی‌ترین کاتالوگهای شرکت دانفوس انتخاب شده است که در آن انتخاب شیر انبساط و نحوه انتخاب سوزن اکسپنشن ولو پیچیده‌ترین حالت ممکن را دارا است. با درک کامل مفاهیم این قسمت، انتخاب شیر انبساط در ویرایشهای جدید کاتالوگ دانفوس به مراتب ساده‌تر و قابل درک‌تر خواهد بود. در ادامه به یکی از کاتالوگهای قدیمی دانفوس (مربوط به سال ۲۰۰۸) بخش مربوط به انتخاب اکسپنشن ولو مدل TEX5 نگاهی گذرا انداخته و برخی مفاهیم را بررسی می‌کنیم.
قبل از بیان مطالب مرتبط با نحوه انتخاب شیر انبساط به کمک مثال، باید توجه نمود که تناژ برودتی شیر انبساط ارائه شده برای سری B و سری N در جدول، تناژ Nominal یا اسمی می‌باشد که توسط سازنده برای شرایط کاری مفروض ارائه شده است، به این معنا که شیرهای انبساط مذکور در شرایط کاری تناژ برودتی متفاوتی خواهد داشت. همچنین اگر برای مثال در جدول فوق، شیر انبساط TEX5 سری N با سوزن ۰۲ دارای تناژ برودتی ۲۶.۱ کیلووات (۷.۵ تن تبرید) است، دمای تبخیر در اواپراتور برابر 4+ درجه سانتیگراد و دمای تقطیر در کندانسور برابر ۳۸+ درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده است. بنابراین اگر شرایط تغییر کند، یعنی اگر دمای تقطیر در کندانسور یا دمای تبخیر در اواپراتور تغییر کند، تناژ اکسپنشن ولو از ۲۶.۱ کیلووات (یا ۷.۵ تن تبرید) به عدد دیگری تغییر خواهد کرد. جهت انتخاب اکسپنشن ولو مناسب باید چهار فاکتور زیر مشخص باشد:
از میان چهار فاکتور فوق، سه فاکتور اول جزو موارد اولیه و بدیهی می‌باشند و فاکتور چهارم نیز از رابطه زیر محاسبه می‌گردد.
در این رابطه Pc که همان Tc ذکر شده در انتهای جدول قبل است، برابر فشار معادل با دمای تقطیر سیستم در کندانسور بوده ، Pe که همان Te ذکر شده در انتهای جدول قبل است، برابر فشار معادل با دمای تبخیر در اواپراتور است، Psys∆ برابر افت فشار مبرد مایع هنگام گذر از لوله خط مایع، فیلتر درایر، شیر برقی، شیر دستی و سایت‌گلاس بوده که بطور تقریبی این میزان افت فشار را برابر ۰.۳ بار در نظر می‌گیرند. PDis∆ برابر افت فشار مبرد هنگام گذر از پخش‌کن و لوله‌های رابط متصل به آن است که بطور تقریبی این میزان افت فشار را برابر ۱ بار نظر می‌گیرند. PH∆ نیز برابر میزان افت فشار استاتیکی است که در اثر وجود اختلاف ارتفاع مابین اواپراتور و رسیور (مخزن ذخیره) به وجود می‌آید. مقدار این افت فشار با معلوم بودن اختلاف ارتفاع موجود مابین اواپراتور و رسیور در سیستم و نوع مبرد موجود، از جدول موجود در کاتالوگ دانفوس یا جدول ذکر شده در ادامه این متن بر حسب بار (Bar) بدست می‌آید.
| نوع مبرد | ۶ متر | ۱۲ متر | ۱۸ متر | ۲۴ متر | ۳۰ متر |
|---|---|---|---|---|---|
| R22 | ۰.۷ | ۱.۴ | ۲.۱ | ۲.۸ | ۳.۵ |
| R134a | ۰.۷ | ۱.۴ | ۲.۱ | ۲.۸ | ۳.۶ |
| R404a | ۰.۶ | ۱.۳ | ۱.۹ | ۲.۵ | ۳.۲ |
| R507 | ۰.۶ | ۱.۳ | ۱.۹ | ۲.۵ | ۳.۲ |
حال با روابط و مطالب ذکر شده با ذکر یک مثال، اکسپنشن ولو مورد نیاز را تعیین می‌نماییم.
مثال: برای اواپراتور آبی یک چیلر زیر صفری با ظرفیت برودتی اواپراتور ۸.۲ کیلووات و دمای تبخیر مبرد درون اواپراتور ۱۰- = Te و فشار متناظر با این دمای تبخیر برابر ۲.۵ بار، کندانسور سیستم از نوع آبی و دمای تقطیر در کندانسور یعنی Tc برابر با C ۳۰ و فشار متناظر با این دمای تقطیر ۱۰.۸ بار و همچنین اختلاف فشار دو سمت اکسپنشن ولو یعنی ∆P برابر با (۰.۵ – ۲.۵ – ۱۰.۸) یا به عبارت دیگر P∆ برابر با ۷.۸ بار (یا تقریبا ۸ بار) و مبرد سیستم R22، اکسپنشن ولو مورد نیاز را تعیین نمایید (اکسپنشن ولو از برند دانفوس مد نظر است).
با توجه به موارد درخواست شده در مثال و با توجه به اطلاعات جدول زیر نزدیکترین و مناسب‌ترین اکسپنشن ولو برای این اواپراتور، شیر انبساط TEX5 دانفوس با سوزن شماره ۰.۵ به ظرفیت برودتی ۹ کیلووات خواهد بود.
| اواپراتورهای آبی | اواپراتورهای هوایی |
|---|---|
| (P = Pc - Pe - 0/5 (bar∆ | (P = Pc - Pe - 1/5 (bar∆ |
پس در کاتالوگهای مربوط به انتخاب شیر انبساط می‌بایست با توجه به ظرفیت برودتی اواپراتور، دمای تبخیر در اواپراتور و دمای تقطیر در کندانسور، شیر انبساط مورد نیاز را از روی کاتالوگ انتخاب نمود.
کارشناسان فنی سرما شاپ آماده هستند تا در خصوص تامین کلیه تجهیزات سیستمهای برودتی، مشاوره فنی رایگان به مشتریان محترم ارائه نمایند. علاوه بر مقاله موجود، مشتریان محترم می‌توانند مقالات دیگر تهیه شده مرتبط با تجهیزات مورد استفاده در سیستمهای برودتی مانند کارکرد کنترل کننده فشار روغن، کارکرد کنترل کننده نوری سطح روغن، کارکرد کنترل کننده دمای سیم پیچ کمپرسور، کارکرد کنترل کننده دمای دیسشارژ کمپرسور، مفاهیم مرتبط با شیرهای انبساط ترموستاتیک، انواع حبابهای حرارتی شیرهای انبساط ترموستاتیک، اصول محاسبات چیلرهای تهویه مطبوع و یا مقالات دیگری همچون پاسخ به پرسشهای متداول درباره چیلرها، پاسخ به پرسشهای متداول درباره سردخانه‌ها و پاسخ به پرسشهای متداول درباره سیستمهای برودتی را نیز در سایت سرما شاپ مطالعه نمایند.
به کمک روشهای زیر با ما تماس بگیرید
۰۹۳۰۵۹۱۹۱۴۸
ساعات کاری ۸ الی ۱۸
کارشناسان فروش سرما شاپ
sales@sarmashop.com
