گزینش کمپرسور سردخانه مطلوب نیاز به مطالعات ظریف و برنامهریزی جامعی داراست. کمپرسور قلب متحرک سیستمهای سرمایشی و تبریدی بوده و مهم ترین نقش را در تاسیس و پباده سازی سردخانهها داراست. کمپرسور سردخانهها قادر است از نوع رفت و برگشتی، اسکرو یا این که اسکرال باشد. که بسته به وضعیت و نیاز مخاطب تعیین گردیده و مورد استفاده قرار میگیرد. جهت انتخاب نوع کمپرسور و سبک آن لازم میباشد داده ها مورد نیاز برای ساخت و ساز سردخانهها را کسب کرده، محاسبات آن را انجام داده و آنگاه دست به گزینش کمپرسور زد. درین نوشته ی علمی قصد داریم دربارۀ چگونگی خرید و طرز تعیین کمپرسور برای راه اندازی سردخانه ها صحبت کنیم.
شناخت کمپرسور سردخانه
امروزه سردخانهها در گونه های مختلف سردخانههای صنعتی، نیمه صنعتی، متحرک و … تشکیل شده و گزینه به کارگیری قرار میگیرند. مقصود اساسی از راه اندازی سردخانهها محافظت مواد و محصولاتی میباشد که در اثر گرما دچار خرابی گردیده و کیفیت اولیۀ خود را از دست میدهند. نکتۀ اساسی اینجاست که در اکثر این سردخانهها از سیکلهای تبرید تراکمی استفاده می گردد. در یک سیکل تبرید تراکمی همین طور که آگاه می باشید، مهمترین جزء، کمپرسور سیستم میباشد؛ که حکم قلب متحرک سیستم تبریدی را داراست.
مراحل سیکل تبریدی
اتفاقی که در سیکلهای تبریدی صورت می دهد دربرگیرنده چهار مرحله میشود. در طی یک سیکل تبریدی، گاز مبرد با طی کردن یک سیکل بسته گرما را از محفظهای با دمای پایینتر به محوطهای با دمای بالاتر انتقال میدهد. دراین مراحل مورد نیاز میباشد که انرژی لازم برای گردش سیال مبرد در حین سیکل را تأمین کرد؛ که در واقعیت دستگاه کمپرسور صحیح همین وظیفه را برعهده دارد.
- سیال مبرد در اولین مرحله وارد فضای کمپرسور میگردد. کمپرسور طی فرایندی گاز مبرد را فشرده کرده، منجر بالا رفتن دما و فشار آن میشود. این فشار نیروی مورد نیاز جهت به گردش در آمدن سیال در زمان سیکل را تأمین مینماید.
- در مرحلۀ دوم سیال مبرد وارد یک کندانسور میگردد. کندانسورهای سردخانهای ممکن میباشد از نوع هوا خنک یا این که آب خنک باشد. این آیتم بستگی به گنجایش سرمایشی سردخانه دارد. درین مرحله دمای سیال مبرد کاهش پیدا مینماید. البته فشار همچنان ثابت نگه داشته می شود.
- بعد از عبور سیال مبرد از کندانسور نوبت به عبور از یک شیر فشارشکن می رسد. دراین مرحله فشار سیال افت پیدا کرده و در نتیجه دمای تبخیر آن نیز کاهش مییابد. در نتیجه سیال مبرد به موقعیت اشباع درآمده و به مخلوطی از بخار و مایع اشباع تبدیل می گردد.
- در چهارمین مرحله سیال مبرد وارد اواپراتور سیستم می شود. در اواپراتور است که سیال مبرد گرمای مو جود در محیط را اخذ کرده و به خارج منتقل مینماید. دراین مرحله سیال مبرد دمای تبخیر پایینی دارد و با اعتنا بهاینکه مخلوطی از بخار و مایع اشباع میباشد، میل دارد تا به طور کامل به شرایط گازی برود. در نتیجه گرمای درون سردخانه را اخذ مینماید و سبب کاهش دمای یخچال میشود.
انواع سردخانهها و اهمیت نوع کمپرسور سردخانه
سردخانههایی که برای حفظ از مواد غذایی، کشاورزی، دارویی و … ساخته می شوند، به دو زیر مجموعۀ کلی تقسیم بندی می گردند: سردخانههای بالای صفر و سردخانههای پایین صفر.
آنچه دراینجا اهمیت پیدا مینماید، تأثیر نوع سردخانه بر تعیین کمپرسور آن میباشد. به نحوی که در دومین گام جهت شیوه تعیین نوع کمپرسور برای سردخانه موردنیاز میباشد معین نمایید که قصد محافظت چه محصولاتی را در یخچال دارید. به عنوان مثال چنانچه استدلال مهم تاسیس سردخانهتان مراقبت از تولیدات گوشتی باشد، می بایست دمای محفظۀ سردخانه همواره پایین صفر درجه و در محدوده دمایی منفی هشت درجه سانتیگراد تا منفی هجده درجه سانتیگراد باشد.
این چنین نوع سردخانه را گزینش کرده و متوجه خواهید شد که می بایست به سراغ چه کمپرسورهایی بروید. پیرو جزئیات بیشتری را در رابطه با نوع سردخانهها و تأثیراتش روی تعیین کمپرسور برای فریزر ارائه کردهایم.
سردخانههای بالای صفر
سردخانههای بالای صفر برای حفظ موادی به عمل می روند که نیاز به انجماد نداشته و صرفا نگهداری درجه حرارت اطراف برایشان اهمیت دارد. به عنوان مثال حفظ محصول ها لبنی، دارویی و … نیاز به سردخانههای بالای صفر دارد.
به صورت معمول محدوده دمایی سردخانههای بالای صفر بین صفر درجه سانتیگراد تا حدود پانزده درجۀ سانتیگراد میباشد. اما در برخی از سردخانههای متحرک و کانتینری ممکن است این محدودۀ دمایی، حد بالاتری نیز داشته باشد. در واقعیت تعیین محدودۀ دمایی سردخانههای بالای صفر بستگی به شرایط آب و هوایی، نوع محصول انبار گردیده و هدف اساسی از ایجاد سردخانه دارد.
برای تولید سردخانههای بالای صفر، بایستی از کمپرسورهایی با اقتدار عملکردی و گنجایش تراکمی بالاتری بهره برد. تعیین نادرست نوع کمپرسور سردخانه ، مثلا به کار گیری از کمپرسورهای پایین صفر، منجر می گردد تا خیلی زود کارایی کمپرسور مختل گردیده و به جهت ضعف موتور بسوزد.
سردخانههای زیر صفر
از سردخانههای زیر صفر جهت ذخیره کردن محصولاتی به کارگیری میشود که نیاز به سرمای زیاد دارند و اصطلاحاً بایستی آنان را یخ زده کرد. از جمله تولید ها گوشتی و پروتئینی و همچنین بعضی از محصول ها لبنی مانند بستنی قیفی درین دسته قرار می گیرند. محدودۀ دمای تلاش سردخانههای زیر صفر از حدود منفی پنج درجۀ سانتیگراد استارت گردیده و تا منفی چهل و پنج سکو نیز قابل کاهش میباشد.
کمپرسور انتخابی برای سردخانههای زیر صفر دارای گنجایش تراکمی پایینتری میباشد و قدرت عملکردی آن نیز پایینتر از سردخانههای بالای صفر میباشد. آنچه در کمپرسورهای زیر صفر اهمیت دارد، سرعت گردش سیال مبرد در زمان سیکل تبرید میباشد. به همین جهت قطر لولۀ مکش کمپرسور بایستی بزرگتر از وضعیت معمول باشد و قطر لولۀ دهش نیز تنگتر خواهد شد تا گاز در طی سیکل سرعت بیشتری پیدا نماید. نکتۀ دیگر در کمپرسور سردخانههای پایین صفر، قابلیت و امکان تعیین کمپرسورهای یک سری مرحلهای به جای کمپرسورهای تک مرحلهای میباشد. درپی توضیحات موردنیاز دربارۀ این کمپرسورها را نیز ارائه خواهیم داد.
انتخاب بار سرمایشی سردخانه و نقش آن در تعیین کمپرسور سردخانه
بعد از معین شدن نوع کالا مورد نظر و نوع سردخانۀ انتخابی، نوبت به گزینش گنجایش سرمایشی موردنیاز سردخانه می رسد. درین مرحله می بایست کلیه بارهای برودتی سردخانه را محاسبه کرده و آن گاه به سراغ مرحلۀ بعد رفت. جهت تعیین کمپرسور سردخانه مطلوب لازم میباشد گنجایش سرمایشی سردخانه رقم بخورد و آنگاه با اعتنا به داده ها کسب گردیده، نوع کمپرسور گزینش خواهد شد.
برای انجام این محاسبات از قبل بایستی یکسری داده ها را معین کرد. به عنوان مثال اینکه محل تاسیس سردخانه، ابعاد مورد نظر برای تاسیس سوله و دمای لازم برای مراقبت از فرآورده می بایست مشخص و معلوم شود.
روند انتخاب بارهای برودتی سردخانهها مجموعاَ شامل محاسبات ذیل می گردد:
- انتخاب گرمای ورودی به فضای سردخانه از روش دیوارها و سقف سردخانه بر اثر اختلاف دمای فضای خارج و درون سردخانه
- انتخاب گرمای ورودی به فضای سردخانه بر اثر باز و مسدود شدن درها
- انتخاب گرمای ورودی به فضای سردخانه بر اثر ورود محصول ها تازه به سردخانه و اختلاف دمای موجود میان تولیدات و دمای فریزر
- انتخاب گرمای ورودی به فضای سردخانه در محصولات کشاورزی که اصطلاحاً تنفس دارند و در سود تولید گرما مینمایند
- انتخاب بارهای گرمایی متفرقه ناشی از ورود و خروج افراد، منابع نور سردخانه، ماشین آلات صنعتی و …
انجام محاسبات بالا موردنیاز است زیر نظر یک مهندس ناظر صورت گرفته و برآوردهای نخستین برای راه اندازی سردخانه نیز شکل گیرد. در تعیین کمپرسور طبق بارهای برودتی بایستی یک ضریب همزمانی نیز برای کمپرسور در نظر گرفت. تعریف ضریب همزمانی بهاین معناست که در پباده سازی سردخانهها اکثر اوقات تعدادی تالار سرمایشی در لحاظ گرفته می شود. وقتی که محاسبات برای انتخاب بار برودتی شکل می گیرد، مجموع فضای سردخانه در محاسبات لحاظ می گردد. ولی در کار و در آن واحد قابلیت اینکه کلیه تالارهای سردخانه پر گردیده و مشغول گردد معدود میباشد. همینطور در سردخانههای مجهز به دیفراست، ممکن میباشد برای مثالً سه تالار از پنج تالار زیر دیفراست باشند. اینجاست که برای خرید کمپرسور طبق گنجایش سرمایشی رقم خورده، از یک ضریب همزمانی نیز به کار گیری میشود و بار حرارتی به حساب آوردن گردیده را درین ضریب همزمانی ضرب مینمایند. این ضریب همزمانی برای هر کمپرسور با دقت به تناژ تبرید آن طبق یک استاندارد معین گزینش میشود. از جمله در یک سردخانه صنعتی با گنجایش نگهداری حداقل 5000 تن، ضریب همزمانی حدود 0.7 در نظر گرفته می شود.
پیشنهاد می شود مقاله گاز برودتی چیست و عملکرد آن چگونه است؟ را نیز مطالعه نمایید
تعیین از میان انواع کمپرسور های سردخانه
کمپرسورهای هرمتیک و سمی هرمتیک
دربارۀ کمپرسورهای سمی هرمتیک نیز نوع طراحی تقریباً شبیه کمپرسورهای هرمتیک است. با این تفاوت که کمپرسورهای سمی هرمتیک قابلیت تعمیر و یا تعویض قطعات را نیز دارند. از این کمپرسورها برای طراحی سردخانههایی با بار سرمایشی متفاوت میتوان بهره برد.
کمپرسورهای چند مرحلهای و تک مرحلهای
در بخش سردخانههای پایین صفر به معنا سردخانههای چند مرحلهای اشاره کردیم. همین طور که آگاهید، مقصود از استفاده کمپرسورها فشردهسازی سیال مبرد و تأمین انرژی ما یحتاج برای طی کردن سیکل تبرید تراکمی میباشد. نکتهای که دراین بین وجود دارد، این میباشد که طبق اصول ترمودینامیکی ارتقا فشار سیال منجر به ارتقاء دمای آن نیز میشود. به همین خاطر میباشد که در سیکلهای تبرید تراکمی از یک کندانسور جهت کاهش دمای سیال بالافاصله بعداز کمپرسور به کارگیری میگردد.
حالا نکته اینجاست که در سردخانههای پایین صفر، نیاز میباشد که سرعت گردش سیال در حین سیکل تبریدی ارتقا یابد. یکی از چارههای برنده برای این عمل کاهش بار گرمایی ایجاد گردیده در درون کمپرسور میباشد. برای عملی کردن اینشیوه میتوانید از یک کمپرسور چند مرحلهای به جای کمپرسورهای تک مرحلهای به کار گیری فرمایید. دراین کمپرسورها فشردهسازی سیال مبرد به جای یک مرحله در چندین مرحلۀ پیاپی شکل می گیرد. در واقعیت سیال مبرد در توان فاصل مرحلۀ اولیه و دوم (یا این که روند فراتر) این فرصت را دارد تا یه خرده از دمای خود بکاهد. این فعالیت به طور کلی روی ظرفیت سرمایشی کمپرسور و سیکل تبریدی تأثیر مستقیم خواهد داشت.
مهم ترین کاربرد کمپرسورهای چند مرحلهای جهت تولید و پباده سازی فریزرهای پایین صفر و با گنجایشهای بالا میباشد. طبیعی میباشد که ارزش اولیۀ کمپرسورهای چند مرحلهای نسبت به کمپرسورهای تک مرحلهای بیشتر باشد. به همین خاطر در سردخانه های کوچکتر همچنان استفاده از کمپرسور های تک مرحلهای در اولویت اول تعیین میباشد.
نحوه انتخاب بین انواع کمپرسور برای سردخانه
امروزه کمپرسورهای تبریدی در انواع مختلفی ساخت می شوند. از کمپرسورهای رفت و برگشتی گرفته تا کمپرسورهای اسکرو و اسکرال که کارایی بهتری نسبت به کمپرسورهای قدیمی دارا هستند و از آن ها تحت عنوان نسل نو کمپرسورهای تبریدی ذکرمیگردد. کمپرسورهای رفت و برگشتی که به کمپرسورهای سیلندری نیز شهره میباشند، همچنان جزء تعیینهای اولیه برای فعالسازی یک سردخانه به حساب میآیند. دلیل این اقبال به کمپرسورها، گنجایش سرمایشی متغیر آنان در مدلهای متنوع و توان بالای آنهاست؛ به شکلی که در ساخت انواع سردخانهها میتوان از کمپرسورهای رفت و برگشتی استفاده کرد. به کار گیری از کمپرسورهای اسکرال نیز در سال ها پیشین موردپسند قرار گرفته میباشد.
مهم ترین مزیت کمپرسورهای اسکرال قدمت بالای این کمپرسورها و کوشش بهینۀ آن میباشد که اتلاف انرژی را به دست کم می رساند. پباده سازی کمپرسورهای اسکرال به شکلی انجام شده که دارنده قطعات متحرک کمتری میباشد و فعالیت فشرده سازی سیال مبرد را با قدرت بالاتری انجام می دهد. از کمپرسورهای اسکرال در ساختوساز یخچال فریزرهای کوچک و نصفه صنعتی به کارگیری میگردد.
پیشنهاد می شود مقاله مبدل حرارتی صفحه ای چیست؟ را نیز مطالعه نمایید
