مقالات متعددی در رابطه با شير انبساط و سوپرهیت ارائه شده ولی سوپرهیت هنوز به صورت يك معما در ذهن اكثر تكنيسين‌ها و مهندسين باقی مانده‌است. درک بهتر اين مطلب باعث جلوگيری از بروز خيلی از عيوب سيستم تبريد خواهد شد.
مهندس زاره انجرقلی در اينجا توضيح بسيار ساده‌ای برای درک سوپرهیت و نحوه تنظيم شير انبساط برای رسيدن به اين سوپرهیت ارائه می‌دهند تا اين مقوله اسرار‌آميز به‌راحتی مورد استفاده قرار گيرد.
ابتدا بايد بدانیم كه شير انبساط ترموستاتيكی مقدار سوپرهیت گاز خروجی از اواپراتور را کنترل می‌کند، به طوری كه سوپرهیت گاز خروجی از اواپراتور در حد تنظيم شده باقی بماند و فقط گاز سوپرهیت شده به كمپرسور برسد. كمپرسور نيز گاز سوپرهیت شده دريافتی را متراكم كرده و به كندانسور منتقل می‌كند.
نکته: وظيفه اصلی شير انبساط كنترل مقدار مبرد ورودی به اواپراتور است.
به شکل زیر كه سيستم تبريد ساده‌ای را بر نمودار فشار – آنتالپی نمايش می‌دهد دقت كنيد.
مراحل عملکرد گاز سوپرهیت شده در سیستم تبرید
- گاز سوپرهیت شده خروجی از اواپراتور (نقطه 1) با فشار كم وارد كمپرسور می‌شود.
- كمپرسور اين گاز را متراكم كرده و با فشار و مقدار سوپرهیت بالا از خود خارج می‌كند (نقطه 2).
- گاز سوپرهیت شده با فشار بالا (نقطه 2) وارد كندانسور شده و با دفع حرارت خنک می‌شود.
- گاز سوپرهیت شده در ابتدا به اصطلاح de-superheat می‌شود يعنی دمای آن كاهش می‌یابد تا به دمای اشباع گاز در آن فشار برسد (نقطه 3).
- از نقطه 3 به بعد گاز ورودی تقطير می‌شود.
- در نقطه 4 مايع كاملا اشباع وجود دارد.
- اگر همچنان به خنك كردن اين مايع ادامه دهيم (در كندانسور)، مايع سابكول شده با شرايط نقطه 5 از كندانسور خارج می‌شود.
- اين مايع به شير انبساط می‌رسد و در اثر افت فشار ايجاد شده توسط شير انبساط ، فشار و دمای آن كاهش يافته و به‌صورت مخلوطی از مايع و گاز وارد اواپراتور می‌شود (نقطه 6).
حالا مبرد در فشار و دمای اشباع اواپراتور است و با دريافت حرارت از محيط يا سيالی كه از داخل اواپراتور عبور می‌كند تبخير می‌شود (قسمت مايع مبرد).
نکته: شير انبساط ترموستاتيكی مقدار مبردی را به داخل اواپراتور روانه می‌كند كه حتما تمام آن در داخل اواپراتور تبخير شود و مسيری در اواپراتور باقی بماند كه گاز ايجاد شده در آن مسير با دريافت حرارت سوپرهیت شود. فشار اين گاز همان فشار مكش است اما دمای آن بالاتر از دمای اشباع گاز در آن فشار خواهد بود.
حال به مدار ساده اواپراتور دقت كنيد (شكل 2). در اينجا فرض شده كه اواپراتور افت فشار ندارد يعنی فشار ورودی و خروجی اواپراتور یک بار است و از شير انبساط دستی استفاده شده است.
در اولين خم لوله، مبرد R134A در شرايط اشباع است (فشار 1 بار و دمای –10°c ). از اين نقطه به بعد هيچ مايعی وجود ندارد و فقط گاز مبرد در لوله جريان دارد.
در خم دوم لوله، فشار گاز هنوز یک بار است ولی دمای آن به –5°c رسيده است چون از محيط حرارت می‌گيرد. در اين نقطه مقدار سوپرهیت 5°c است. هر چقدر که گاز مسير لوله را می‌پيمايد، حرارت بيشتری دريافت كرده در نتيجه مقدار سوپرهیت آن افزايش می‌يابد.
در خروجی اواپراتور مشاهده می‌شود كه دمای گاز به 5°C رسيده يعنی 15°C سوپرهیت. ولی كار مفيد را در اواپراتور فقط مايع مبرد انجام می‌دهد كه با دريافت حرارت، تبخير شده و انرژی زيادی جذب می‌کند. حال اگر ما شير انبساط دستی را مقداری باز كنيم تا مبرد بيشتری وارد اواپراتور شود (شكل 3) ، نقطه‌ای كه تمام مبرد مايع تبخير می‌شود، به خم دوم لوله منتقل شده (يعنی مبرد مايع بيشتری در اواپراتور است) و متعاقبا مسيری كه گاز مبرد در آن سوپرهیت می‌شود كاهش می‌يابد و طبيعتا مقدار سوپرهیت كاهش می‌يابد (در اين حالت 10°C ).
در شكل 4، شير انبساط را بيشتر باز می‌كنيم تا مبرد بيشتری وارد اواپراتور شود. دقت كنيد كه در اين حالت مبرد مايع در خم سوم لوله به گاز تبديل می‌شود و دمای خروجی گاز –5°C است يعنی 5°C سوپرهیت. در شكل 5 شير را مجددا باز می‌كنيم و در اين حالت مايع مبرد تا انتهای اواپراتور وجود دارد (سوپرهیت صفر درجه) و از آن خارج و وارد كمپرسور می‌شود.
تذکر: اگر مقدار زيادی مايع وارد كمپرسور شود، باعث شكستن سوپاپ‌ها می‌شود.
نکته: طبيعتا اگر از شير انبساط دستی استفاده شود، حتما بايد مقدار باز و بسته شدن آن تحت كنترل باشد که عملا غير ممكن است. به همين دليل شير انبساط ترموستاتيکی ساخته شده‌است که خود به‌طور خودكار مقدار مبردی را وارد اواپراتور می‌كند که سوپرهیت تنظيم شده را ايجاد كند.
متأسفانه شير انبساط ترموستاتيكی تنها دستگاهی در سيستم تبريد است كه طرز كاركرد آن كامل درک نشده و اكثر استفاده‌كننده‌ها درک ناقصی از آن دارند.
اگر تمایل دارید از دانش و تجربه مهندس زاره انجرقلی بیشتر بهره‌مند شوید، فیلم آموزش سردخانه را در سامانه رهجو از دست ندهید. در این فیلم با جزئیات نصب و راه‌اندازی، سرویس، عیب‌یابی و تعمیر سردخانه‌ها کاملا آشنا می‌شوید و می‌توانید با گرفتن مدرک از سازمان آموزش فنی و حرفه‌ای یک تعمیرکار حرفه‌ای شوید.