مواردی که می بایست در خصوص انتخاب شیر انبساط  ترموستاتیکی در نظر گرفت :

• نوع کاربری

• نوع مبرد مورد استفاده در سامانه

• ظرفیت اواپراتور(حداقل و حداکثر)

• دمای اواپراتور (حداقل و حداکثر)

• دمای کندانسینگ (حداقل و حداکثر)

• افت فشار موجود در شیر انبساط

• سابکولینگ

• متعادل کننده داخلی و یا خارجی

• موارد فیزیکی (مثل اتصال مستقیم ، اتصال زاویه دار و طول لوله مویی)

• دامنه کارکردRang

• انواع شارژ حباب حرارتی (Bulb) در شیر های انبساط حرارتی

1. حباب حرارتی پر از مایع ( Liquid-Charged Bulb)
2. حباب حرارتی دارای حداکثر فشار عملکرد ( Gas-Charged Bulb یا MOP  Bulb)
3. حباب حرارتی دارای جاذب(Adsorption Filled Bulb   یا MOP Charge with Ballast)

 

 

 

 

 

 

2

حباب حرارتی پر از مایع ( Liquid-Charged Bulb)

این نوع حباب حرارتی با مقدار زیادی مبرد پر شده است.  مبرد بکار رفته در حباب حرارتی می تواند عینا مبرد بکار رفته در سیکل سامانه(Parallel– Charged)   و یا از نوع دیگری ( Cross- Charged) باشد. امروزه اکثر مصرف کنند گان ترجیح می دهند که از نوع Cross- Charged  استفاده کنند.

حباب حرارتی با حداکثر فشار عملکرد (  Gas-Charged Bulb ) یا  Maximum Operating Pressure)MOP  Bulb)

در این نوع حباب حرارتی دارای حداکثر فشار عملکرد فشار می باشد، مثلا اگر روی شیر انبساط برای MOP  حک شده باشد 50 این یعنی این اینکه شیر انبساط اجازه نمی دهد که فشار اواپراتور بیشتر از Psi 50 برسد.  حباب در این نوع دارای مقدار کمی مبرد است  و همین امر کمک می کند که دمای اواپرتور از حدی بالاتر نرود. زمانیکه دمای اواپراتور از حدی بالاتررفت این افزایش گرما باعث گرم شدن بیشتر لوله مکش کمپرسور می شود ، از آنجائیکه حباب حرارتی در خط مکش قرار دارد ، انتقال این گرما به حباب باعث تبخیر تمام مبرد موجود در حباب می گردد . تبخیر تمام مبرد در حباب حرارتی باعث ایجاد  یک فشار نهایی و از پیش فرض بر بالای  دیافراگم جهت باز شدن شیرانبساط  می شود. حال اگر دمای خط لوله مکش از حد پیش فرض  فراتر رود  ، به سبب تبخیر تمامی مبرد موجود در حباب حرارتی  ، فشار اعمالی به دیافراگم از سمت حباب حرارتی از مقدار قبلی بیشتر نشده و شیر انبساط بهیچ عنوان باز تر نمی شود.

3

حباب حرارتی دارای جاذب(Adsorption Filled Bulb  ) یا ( Charge with Ballast)

در این نوع حباب حرارتی ، حباب بهمراه مبرد با  نوعی ماده که در حکم یک جاذب (جذب کننده ) را دارد  پرمی شود . در این نوع از حباب ، هنگام افزایش دمای  حباب حرارتی ، تبخیر بیشتر مبرد درون حباب  اتفاق می افتد ، اما  به سبب وجود ماده جذب کننده  گاز در حباب (مانند ذغال چوب )  شیر انبساط حرارتی بطور تریجی باز شده و عکس العمل آن در باز شدن بمراتب  آهسته تر از شیر انبساط پر شده از مایع می باشد و هنگام کاهش دما حباب حرارتی نیز شیر انبساط سریعتر بسته می شود.  از اینگونه شیرها انبساط در شرایط کاری خاصی که در آن بار حرارتی اعمالی به اوپراتور در بازده زمانی کوتاه تغییرات چشمگیری می کند مورد استفاده قرار می گیرند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

مراحل محاسبا ت شیر انبساط:

برای درک بهتر اجازه دهید ، مراحل فوق را با حل یک مسئله حل ادامه دهیم

مسئله1:

• نوع مبرد R22

• ظرفیت اواپراتور Q_e = 13000Btu(1.08 TR )

• دمای اواپراتور (C  °5/4 )   Te= + 40 ° F

• دمای کندانسینگ  (C °8/37 )   Tc= + 100 ° F

• دمای مایع مبرد(سابکول شده ) ( C °7/27) T₁ =+80 °F

مرحله اول :

برای محاسبه افت فشار در شیر انبساط می بایست از فرمول زیر استفاده کرد.

∆P = P_C – P_e –Pdw

که :

∆P = افت فشار در خط مایع که خود شامل :

º افت فشار خط مایع

º افت در قطعات  و تجهیزات موجود در خط مایع

P_C =  فشار کندانسینگ

Pe=  فشار اواپراتور

Pdw= مجموع دیگر افت ها در خط مایع ، اواپراتور و پخش کننده

مقدار Pc و Pe را می توان با استفاده از دمای کندانسینگ و اواپراتور طراحی  بدست آورد.

 

 

 

5

حل :

با مراجعه به جداول دما - فشار اشباع  R22 دماهای فوق را تبدیل به فشار کنید.

• دمای اواپراتور ( معادل Psig 70  =  Pe )  Te= + 40 ° F

• دمای کندانسینگ  ( معادل Psig 195  =  Pc )  Tc= + 100 ° F

با استفاده فرمول 1 و در نظر گرفتن Pdw   (صفر)

 ∆P = P_C – P_e –Pdw

∆P = 195– 70 –0

∆P = 125 psi

مرحله دوم :

تخمین ظرفیت شیر انبساط

حال با استفاده از ظرفیت طراحی اواپراتور اقدام به پیدا کردن اندازه شیر انبساط براساس دمای اواپراتور می کنیم. در صورت نیاز شما می توانید با استفاده از مقدار سابکول بدست آمده این میزان را تصحیح کنید .

نکته : سابکول کردن مایع مبرد ورودی به شیر انبساط باعث افزایش ظرفیت اواپراتورمی شود،  این امر حتی می توند باعث کوچک شدن شیر انبساط گردد.

حل:

برای مثال فوق میزان سابکولینک

∆T_sub= T_C – T₁   

∆T_sub= 100 – 80= 20 ° F

 

 

 

 

 

6

برای تصحیح میزان سابکولینگ می بایست با مراجعه به جدول 1 نسبت به انتخاب ضریب تصحیح ( Subcooling Correction)  اقدام کنید . همانطور که در جدول 1 ملاحظه می کنید برای

∆T_sub= 20 ° F میزان F_SC  مساوی 0.94 می باشد.

حال اقدام به محاسبه دقیق ظرفیت شیر انبساط  می کنیم

(تن تبرید)  Q_e × F_SC = 1.08 × .94 = 1.02 TR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

مرحله سوم :

حالا با استفاده از ظرفیت شیر انبساط  بدست آمده در مرحله قبلی اقدام به انتخاب سایز اُریفیس  از جدول 2 برای گازمبرد  R22 می کنیم . دقت داشته باشید که انتخاب ظرفیت شیر انبساط  می بایست مساوی یا مقداری کم بیشتر از ظرفیت تصحیح شده اواپراتور می باشد. با در نظر گرفتن افت فشار 125psi و ظرفیت تناژ1.02 تن بدست آمده به جدول 2 مراجعه می کنیم ، همانطور که ملاحظه می کنید تناژ 1.02 در جدول وجود ندارد لذا بهتراست  به عدد بعدی یعنی 1.36  (تن برودت ) در جدول مراجعه کنیم . با شرایط فوق همانطور که ملاحظه می کنید اُریفیس  02 برای این شیر مناسب می باشد.

 

 

 

 

 

 

8

مرحله 4 :

انتخاب نوع شارژ حباب حرارتی

در این مرحله شما می بایست نسبت به انتخاب نوع شارژ حباب حرارتی شیر انبساط ترموستاتیکی مورد نیاز خود اقدام کنید.

شرکت دانفوس تولیدات مختلفی در زمینه شارژ های حباب دارد

دامنه   N             بین     °F 50 +  تا   F ° 40-      بدون       MOP

دامنه   N             بین     °F 50 +  تا   F ° 40-     F ° 60  _͠   MOP

دامنه  NM             بین     °F 25 +  تا   F ° 40-   F ° 32  _͠   MOP

دامنه NL              بین     °F 5 +  تا   F ° 40-      F ° 15  _͠   MOP

دامنه   B¹             بین     °F 15 -  تا   F ° 75-      بدون       MOP

دامنه   B¹             بین     °F 15 -  تا   F ° 75-   F ° 4-    _͠   MOP

دامنه نوع N برای بیشتر سامانه ها با دمای عادی کاربرد فراوان دارد. دامنه NM، NL و B کاربرد  مخصوص در دما های پائین را دارند.

در این مسئله بهتر است از نوع N  استفاده کنیم .

 

 

 

 

 

 

 

 

9

مسئله 2:

ظرفیت کمپرسور KW 10

نوع مبرد  R404A

دمای کندانسینگ C ° 40

دمای اواپراتور C ° 30-

دمای مایع مبرد (سابکول شده ) C ° 30 = T₁

در ابتدای امر بهتر است با مراجعه به جدول دما- فشار اشباع گاز R404  دما های  فوق را تبدیل به فشار کنیم . 

با مراجعه به جدول دما و فشار R404A فشار های زیر بدست می آیند.

فشار کندانسینگ  P_c= 17.7 bar

فشار اواپراتور P_e= 1.1 bar   

 مرحله اول :

برای محاسبه افت فشار در شیر انبساط می بایست از فرمول زیر استفاده کرد.

∆P = P_C – P_e –Pdw

که :

∆P = افت فشار در خط مایع که خود شامل :

º افت فشار خط مایع

º افت در قطعات  و تجهیزات موجود در خط مایع

P_C =  فشار کندانسینگ

Pe=  فشار اواپراتور

Pdw= مجموع دیگر افت ها در خط مایع ، اواپراتور و پخش کننده

مقدار Pc و Pe را می توان با استفاده از دمای کندانسینگ و اواپراتور طراحی  بدست آورد.

 

10

مرحله دوم :

اجازه دهید در این مسئله برخلاف مسئله قبلی  نسبت به در نظر گرفتن فرضی مجموعه تمام افت های فشار اقدام کنیم .

•افت فشار خط مایع   bar 1/0

•افت فشار قطعات    bar 2/0

•افت فشار در پخش کننده و لوله  bar 1

نکته مهم : اگر اواپراتور در زیر ریسیور قرار گرفته باشد ، ستون مایع باعث افزایش افت فشار و در صورت که  اواپراتور در بالای ریسیور  قرار گرفته باشد این امر باعث کاهش افت فشار می شود .

از آنجائکه در این مسئله اواپراتور 2 متر بالاتر از ریسیور قرار گرفته است  با مراجعه به جدول 1 اقدام به محاسبه افت فشار در این ستون مایع مبرد می کنیم .

با مراجعه به جدول 1 ودر نظر گرفتن گاز R404A   و دمای C °40 این کاهش افت فشار مساویست

با توجه به 2 متر ستون مبرد

Bar  078/0 × 2   =

2 /0  ͠   174/0     =

 

11

مرحله سوم :

حال اقدام به محاسبه افت فشار می کنیم

∆P = P_C – P_e –Pdw

(2/0 – 1 – 2/0-  1/0 - ( 1/1 – 1/17 ) ) =   

Bar 6/14 =

مرحله چهارم  :

تخمین ظرفیت شیر انبساط

حال با استفاده از ظرفیت طراحی اواپراتور اقدام به پیدا کردن اندازه شیر انبساط براساس دمای اواپراتور می کنیم. در صورت نیاز شما می توانید با استفاده از مقدار سابکول بدست آمده این میزان را تصحیح کنید .

نکته : سابکول کردن مایع مبرد ورودی به شیر انبساط باعث افزایش ظرفیت اواپراتورمی شود،  این امر حتی می توند باعث کوچک شدن شیر انبساط شود.

حل:

برای مثال فوق

∆T_sub= T_C – T₁   

∆T_sub=  10 ° K

برای بدست آوردن ظرفیت شیر انبساط  این مرحله می بایست ظرفیت کمپرسور را تقسیم بر فاکتور تصحیح کرد . همانطو که در جدول ملاحظه می کنید  برای K 10 سابکول فاکتور تصحیح  1/1 می باشد .

درنتیجه ظرفیت شیر انبساط مساویست 

12

مرحله پنجم :

دامنه کارکرد

در سردخانه های مواد غذائی که دمای اواپراتور در محدوده C °30 – است  می توانیم از دامنه B  استفاده کرد. همانطور که در نمودار ملاحظه می کنید دامنه (Range) B  کارکردی بین C °25-   تا C  ° 60- برای اواپراتور دارد.

13

مرحله ششم :

حال به جدول R404A  مراجعه می کنیم  ، همانطور که ملاحظه می کنید شیر انبساط از نوع  TES5-3.7 با اُریفیس شماره 1 می تواند ظرفیت کافی برای اواپراتوری با دمای C ° 30- ، افت فشار 6/14  و تناژ Kw 9 را تامین  کند.

مرحله هفتم :

در دامنه B با گاز مبرد R404A همانطور که در جدول زیر ملاحظه می کنید  میزان MOP  C °  20-  می باشد .

 شیرهای MOP  برای محدود کردن فشار در اواپراتور سردخانه ها برای جلوگیری از پدیده اورلود در هنگام برفک زدائی استفاده می شوند .

 

 

 

14

 مرحله هشتم :

حال برای پیدا کردن کد شیر انبساط مورد نیاز  به جدول  Thermostatic Element   زیر مراجعه می کنیم و همانطور که ملاحظه می کنید  نوع TES5  با  دامنه B   ، دمای اواپراتور بین C ° 25  - تا C °  60- و داشتنMOP  شماره کد سفارش برای خرید  067B3343 می باشد.

مرحله نهم :

بعد از این مرحله حال می توانیم با مراجعه به جدول  مشخصات اُریفیس اقدام به پیدا کرد شماره کد اُریفیس کنید  و همانطور که ملاحظه می کنید برای نوع شیر انبساط نوع TES 5-3.7 با  دامنه B  ، دمای اواپراتور بین   (C ° 25  - تا C °  60-  )  و شماره  اُریفیس 1 و شماره کد سفارش اُریفیس نیز  067B2089 می باشد .

 

 

 

15

مرحله دهم :

در مرحله آخر حالا اقدام برای بدست آوردن مشخصات بدنه شیر انبساط  از جدول مربوطه آن می کنیم و همانطور که ملاحظه می کنید برای TE5  و در نظر گرفتن اندازه لوله  12×22 mmو مستقیم بدون نوع آن شماره کد بدنه برای سفارش  068B4003 می باشد.

 

تهیه و نتظیم : مهندس سید رحیم آشناخواه

    کارشناس تاسیسات صدا و سیما

ماخذ: مقالات دانفوس