عملکرد شیر انبساط الکترونیک و ترموستاتیک
در سیکل تبرید وظیفه شیر انبساط کاهش فشار و کنترل دقیق مقدار ماده مبرد جهت ورود به اواپراتور است، در این مقاله عملکرد شیر انبساط الکترونیک و ترموستاتیک جهت کنترل مقدار مبرد در سیکل تبرید توضیح داده شده است.
1) شیر انبساط ترموستاتیک
- اجزای شیر انبساط ترموستاتیک
شیر انبساط ترموستاتیک از قسمت های زیر تشکیل شده است:
- بدنه اصلی که کلیه اجزای شیر داخل آن قرار گرفته
- اورفیس جهت محدود کردن جریان مبرد
- یک دیافراگم نازک که عموما فلزی بوده و انعطاف پذیری لازم جهت اعمال فشار روی پین را دارد
- یک سوزن که با حرکت به سمت بالا و پایین مقدار مبرد خروجی را کنترل می کند
- یک فنر که در خلاف جهت نیروی پین یا سوزن عمل میکند
- حباب حسگر(بالب) و لوله کاپیلاری که با اندازه گیری دمای مبرد در خروجی اواپراتور شیر را باز و بسته می کند
- نحوه عملکرد شیر انبساط ترموستاتیک
همانطور که توضیح داده شد شیر انبساط ترموستاتیک شامل یک بالب می باشد که از طریق لوله مویین بسیار نازک به خروجی اواپراتور متصل می باشد. در صورت افزایش بار ماده مبرد بیشتری تبخیر می گردد که به معنی افزایش دمای مبرد در خروج از اواپراتور است. با افزایش دمای مبرد در خروجی اواپراتور، گاز داخل بالب منبسط می شود، به این ترتیب به دیافراگم شیر انبساط نیرو وارد کرده و فنر شیر انبساط را فشرده می کند در نتیجه مبرد بیشتری تزریق می شود.
به این ترتیب با ایجاد تعادل بین سه نیرو، نیروی فنر، فشار مبرد در ورودی اواپراتور و فشار وارد شده از دیافراگم شیر انبساط مقدار ماده مبرد تزریق شده تنظیم گردد.
1) شیر انبساط الکترونیک
- مفهوم سوپرهیت
جهت توضیح عملکرد شیر انبساط الکترونیک لازم است تا مفهوم سوپرهیت توضیح داده شود. در سیکل تبرید مبرد به صورت مایع و با فشار بالا از کنداسور خارج شده و وارد شیر انبساط می گردد. فشار مبرد پس از وارد شدن به شیر انبساط و عبور از اورفیس کاهش می یابد در طی این کاهش فشار بخشی از مبرد تبخیر شده و مابقی به صورت مایع باقی می ماند، مبرد به شکل مخلوط مایع و گاز وارد اواپراتور شده و با جذب حرارت از آب تغییر فاز داده و به شکل گاز اشباع در میاید در نتیجه طی این تغییر فاز دمای مبرد تغییر نکرده و تنها آنتالپی آن افزایش می یابد. ورود مبرد در این حالت به کمپرسور خطرناک است زیرا با کاهش ظرفیت امکان ورود مایع به کمپرسور و آسیب دیدن آن وجود دارد، بنابراین بعد از تغییر فاز، مبرد با جذب حرارت بیشتر افزایش دما میدهد و به این ترتیب مبرد به شکل سوپرهیت از اواپراتور خارج می گردد. شیر انبساط الکترونیک دمای سوپرهیت را طوری تنظیم می کند که علاوه بر محافظت از کمپرسور، راندمان نیز افزایش یابد.
- اجزای شیر انبساط الکترونیک
در شکل بدنه شیر انبساط الکترونیک نشان داده شده است. این مدل شامل یک استپر موتور با میدان دائم مغناطیسی است. در قسمت بالای شیر انبساط الکترونیک بدنه استپر موتور قرار گرفته که شامل کویل های مسی به منظور ایجاد یک میدان الکترو مغناطیسی جهت کنترل موقعیت شیر است. استپر موتور بر روی یک میدان مغناطیسی دائمی قرار دارد بطوریکه این میدان مغناطیسی تحت تاثیر میدان الکترومغناطیسی کویل ها قرار گرفته و تغییر قطبیت میدان الکترومغناطیسی منجر به چرخش آهنربای دائمی خواهد شد. یک شافت به میدان مغناطیسی متصل می باشد، در قسمت انتهای شافت سوزن شیر قرار گرفته است با حرکت سوزن شیر باز و بسته می شود و مقدار ماده میرد خروجی از شیر انبساط کنترل می گردد
- نحوه عملکرد شیر انبساط الکترونیک
در خروجی اواپراتور یک ترنسدیوسر فشار و یک سنسور دما قرار دارد که مقدار فشار و دمای مبرد خروجی از اواپراتور را خوانده و اطلاعات به کنترلر فرستاده می شود. کنترلر دمای اشباع متناظر با فشار اشباع را می خواند و اختلاف دمای اشباع و دمای خوانده شده، دمای سوپرهیت می باشد. سپس کنترلر تصمیم به باز کردن شیر انبساط جهت ورود مبرد بیشتر به اواپراتور یا بستن شیر انبساط جهت کاهش مقدار مبرد می گیرد.
کنترلر پس از تصمیم گیری، سیگنال الکتریکی را به استپر موتور شیر انبساط می فرستد تا سیم پیچ ها را فعال کند و یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد و قطبیت خود را تغییر دهد. به این ترتیب آهنربای دائمی مجبور به چرخش در جهت عقربه های ساعت یا خلاف آن، بسته به قطب ایجاد شده میگردد. شافت نیز به میدان مغناطیسی دائم متصل می باشد و با حرکت آن مجموعه به بالا یا پایین حرکت میکند. به این ترتیب با حرکت مجموعه به سمت پایین سوزن شیر انبساط بر روی نشیمنگاه قرار گرفته و مقدار مبرد عبوری کاهش می یابد و در صورتیکه مجموعه به سمت بالا حرکت کند اجازه عبور مبرد بیشتر داده می شود.
وقتی بار سرمایش افزایش می یابد، مبرد سریعتر در اواپراتور تبخیر می گردد به این ترتیب فشار و دما در خط مکش افزایش می یابد شیر انبساط الکترونیک باز شده و مقدار مبرد بیشتری تزریق می گردد و در صورتیکه مقدار بار سرمایی کاهش یابد مبرد با سرعت کمتری تبخیر شده و فشار و دما در خط مکش کاهش می یابد شیر انبساط الکترونیک بسته شده و مبرد کمتری را تزریق می کند.
- مزایای استفاده از شیر انبساط الکترونیک
- کنترل دقیق مقدار مبرد
- پاسخ سریع و دقیق به تغییرات بار
- بالاترین کنترل ظرفیت حتی در بارهای جزئی
- صرفه جویی در مصرف انرژی