شیر انبساط ترموستاتیکی

شیر انبساط ترموستاتیکی چیست

یکی از انواع شیرهای انبساط در صنعت تبرید، شیر انبساط ترموستاتیکی می باشد. همانطور که می دانید وظیفه شیر انبساط در سیکل تبرید تنظیم میزان حجم مبرد ورودی به اواپراتور می باشد. که این کار از طریق کنترل سوپرهیت انجام می گیرد. بدین صورت که با افزایش بار اواپراتور و در نتیجه افزایش سوپرهیت شیر باز و در صورت کاهش آن، شیر انبساط بسته می گردد. در شیر انبساط ترموستاتیکی، فرآیند فوق بصورت مکانیکی انجام می پذیرد.

اجزای شیر انبساط ترموستاتیکی

اجزای تشکیل دهنده شیر انبساط ترموستاتیکی عبارتند از بدنه، بالب یا حباب حرارتی، دیافراگم فلزی، اوریفیس یا سوزن، فنر، پیچ تنظیم سوپرهیت و لوله های ورودی وخروجی.

شیر انبساط ترموستاتیکی چگونه کار می کند

مکانیزم باز و بسته شدن شیر انبساط ترموستاتیکی بر اساس تعادل نیروهای وارده بر دیافراگم شیر انبساط می باشد:

1) نیروی بالب یا حباب حرارتی (Feeler bulb) که به سمت پایین بر دیافراگم وارد می گردد.

2) نیروی ناشی از فشار اواپراتور که به سمت بالا اعمال می گردد.

3) فشار فنر که با هدف ست کردن سوپرهیت توسط سازنده شیر انبساط ترموستاتیکی از ابتدا تنظیم و در جهت خلاف فشار بالب حرارتی به دیافراگم وارد می شود.

هرگاه بار روی اواپراتور افزایش یابد مبرد با سرعت بیشتری تبخیر می گردد و دمای گاز خروجی از کمپرسور بالا می رود (افزایش سوپرهیت). از آنجائیکه بالب شیر انبساط ترموستاتیکی روی خط مکش و در خروجی اواپراتور نصب شده، مبرد شارژ شده داخل آن با مبرد سیستم همدما بوده و با افزایش دمای مبرد سیستم، دما و در نتیجه فشار بالب نیز افزایش می یابد. با بالا رفتن فشار بالب، نیروی آن از طریق لوله مویین بر دیافراگم وارد و آن را به پایین می راند. با پایین رفتن دیافراگم، شیر سوزنی مسیر جریان مبرد را باز و اکسپنشن ولو اجازه تزریق مبرد بیشتری را به داخل اواپراتور می دهد. در نتیجه حجم مبرد داخل اواپراتور زیاد، فشار اواپراتور افزایش و دیافراگم به سمت بالا بر می گردد. حال با افزایش حجم مبرد داخل اواپراتور، دمای گاز خروجی، سوپرهیت و لذا دمای بالب کاهش می یابد. با کاهش بالب دیافراگم به سمت پایین حرکت کرده و با بسته شدن شیر انبساط، حجم کمتری از مبرد داخل اواپراتور تزریق می گردد. این وضعیت تا برقراری تعادل و رسیدن فنر به موقعیت تنظیمی اولیه (سوپرهیت تنظیمی) ادامه دارد.

در صورت کاهش بار اواپراتور نیز سیکل بالا به شکل معکوس تکرار شده و سیستم برودتی به نقطه تعادل باز می گردد.

ماکزیمم فشار کاری در شیر انبساط ترموستاتیکی (MOP) چیست؟

دو نوع از انواع بالب یا حباب حرارتی در شیر انبساط ترموستاتیکی عبارتند از:

بالب با شارژ مایع (Liquid-charged bulb)

در شیر انبساط ترموستاتیکی مجهز به بالب با شارژ مایع، حجم زیادی از مخلوط دوفازی مبرد درون بالب شارژ می گردد. از آنجائیکه همواره داخل بالب، مایع وجود دارد با تبخیر مایع و افزایش حجم بخار، مادامی که سوپرهیت افزایش می یابد، فشار بالب نیز زیاد می گردد. در سیستم های قدیمی مبرد داخل بالب همسان با مبرد سیستم انتخاب می شد (Parallel-charged) ولی امروزه با مشاهده اثربخشی بهتر، استفاده از مبردهای مختلف رایج تر است (Cross-charged).

بالب با شارژ ماپ (MOP bulb)

در بالب با شارژ MOP، حجم مایع محدودتر بوده و با افزایش فشار و در نتیجه دمای خط مکش، تمامی مایع داخل بالب با رسیدن به یک فشار مشخص و از قبل تنظیم شده (مثلا 100psi)، تبخیر می گردد. در نتیجه افزایش بیشتر فشار مکش تاثیری در زیادشدن فشار بالب نداشته و شیر انبساط بازتر نخواهد شد. در واقع این فشار محدود شده و دمای متناظر آن، حداکثر فشار و دمای کاری اواپراتور می باشد.
دلیل استفاده از شیر انبساط ترموستاتیکی با شارژ MOP، جلوگیری از اورلود کمپرسور می باشد بویژه در استارت اولیه و زمانی که فشار اواپراتور بالاتر از شرایط کاری طبیعی است.

انواع متعادل کننده در شیر انبساط ترموستاتیکی

شیر انبساط ترموستاتیکی با متعادل کننده خارجی

همانطور که اشاره گردید یکی از نیروهای وارده بر دیافراگم شیر انبساط ترموستاتیکی، نیروی ناشی از فشار اواپراتور می باشد که در خلاف جهت فشار بالب شیر انبساط اثر کرده و ضمن تنظیم سوپرهیت، شیر را به تعادل می رساند. در شیر انبساط ترموستاتیکی دارای متعادل کننده خارجی (External Equalizer)، فشار فوق، فشار خروجی اواپراتور می باشد. بدین ترتیب که یک لوله نازک (لوله متعادل کننده) از خروجی اواپراتور به پورت متعادل کننده شیر (Equalizer port) وصل می گردد.

شیر انبساط ترموستاتیکی با متعادل کننده داخلی

برخلاف آن در شیر انبساط ترموستاتیکی از نوع متعادل کننده داخلی (Internal equalizer)، فشار بعد از خروجی شیر انبساط ملاک می باشد و افت فشار اواپراتور را در نظر نمی گیرد. بدیهی است که شیرهای انبساط با اکولایزر داخلی در سیستم های برودتی که اواپراتور آن دارای حداقل افت فشار و فاقد پخش کننده (Distributor) می باشد، کارایی دارد و به سبب این محدودیت امروزه در بازار استفاده از نوع متعادل کننده خارجی بسیار بیشتر متداول است.

شیر انبساط ترموستاتیکی رایج در بازار

برندهای دانفوس، آلکو، اسپورلن و کستل از مطرح ترین سازندگان شیر انبساط ترموستاتیکی در دنیا بوده و استفاده از آنها در صنایع تبرید و سردخانه کشورمان نیز از بسیار رایج است. شیر انبساط ترموستاتیک دانفوس و آلکو با تنوعی از مدل ها، بسته به ظرفیت و نوع کاربری از جمله تهویه مطبوع، یخچال های صنعتی و فروشگاهی و سردخانه های زیر صفر در سری های مختلف توسط فروشگاه چیل استور در دسترس تولید کنندگان و فعالین محترم این حوزه قرار گرفته است.