انتخاب مبرد ایده آل برای سردخانه

یکی از پارامترهای تعیین کننده در انتخاب مبرد، دمای محیط سرد شده و دمای محیط خارج (گرم) است. اختلاف دمای حدود 5 تا 10 درجه سانتی‌گراد، باید بین مبرد و محیط سرد یا گرم (در اواپراتور و کندانسور) وجود داشته باشد. به منظور داشتن انتقال حرارت مطلوب بین مبرد و محیط خارجی، وجود چنین اختلاف دمایی در اواپراتور یا کندانسور ضروری است. برای مثال اگر  دمای فضای سرد 10- درجه سانتی‌گراد باشد، دمای مبرد در اواپراتور باید 20- درجه سانتی‌گراد باشد. با استفاده از این دما می‌توان فشار اشباع را از جدول اشباع مبرد مربوطه به دست آورد. این فشار باید در صورت امکان از فشار اتمسفر محیط بیش‌تر باشد تا هوا به داخل اواپراتور نفوذ نکند.

مبرد چیست؟

همچنین باید بدانید که گرمای ویژه مبرد مایع، باید تا حد امکان پائین باشد تا اثر سابکولی بیشتری در سابکولر داشته باشد همچنین گرمای ویژه بخار مبرد باید بالا باشد تا اثر سوپرهیتی کمتری در قسمت مکش کمپرسور داشته باشد .حرارت نهفته ی تبخیر مبرد باید تا حد امکان بالا باشد زیرا بالا بودن حرارت نهفته ی تبخیر باعث خواهد شد که مقدار کمی از مبرد ، مقدار زیادی از حرارت را جذب می نماید. به همین دلیل از لحاظ اقتصادی بصرفه خواهد بودبخار مبرد ، دما و فشار حداکثری دارد که در آن ، تقطیر به مایع می شود و در بالای آن ، بدون توجه به فشاری که بر آن وارد می آید ، به صورت گاز باقی می ماند ، به همین دلیل مبرد باید از فشار و دمای بحرانی نسبتاً بالایی برخوردار خواهد بودقابلیت نشت مبرد بسیار اندک بوده و در صورت نشت ، تشخیص محل آن ، ساده باشد. سمی ، قابل اشتعال و انفجار نمی باشد . مبرد از لحاظ شیمیایی ثابت بوده و در دمای کارکرد تجزیه نشود و همچنین در صورت ترکیب با رطوبت قابلیت خورندگی نداشته باشد.

مبرد در چیلرهای تراکمی

مبرد ماده ای است که با دریافت حرارت از یک ماده دیگر، به صورت عامل خنک کن عمل می نماید. در سیکل های تبرید تراکمی تبخیری نظیر چیلرها یا کولرهای گازی، مبرد سیال عامل سیکل بوده و با تبخیر و تقطیر تناوبی، به ترتیب حرارت را جذب و دفع می نماید. برای این که مبردی برای استفاده در سیکل تراکمی تبخیری مناسب باشد باید دارای خواص شیمیایی، فیزیکی و ترمودینامیکی ویژه ای باشد که استفاده از آن را مطمئن و اقتصادی سازد. به این نکته توجه کنید که مبرد ایده آل وجود ندارد و به دلیل اختلاف فاحش شرایط و نیازهای کاربری مختلف، مبردی وجود ندارد که بتواند برای همه کاربردها مناسب باشد. بنابراین یک مبرد هنگامی ایده آل خواهد بود که بتواند شرایط و نیازهای یک کاربرد خاص را تامین کند.

پارامتر های مورد نیاز برای انتخاب مبرد

•  فشار اشباع مبرد در دمای اواپراتور خیلی پایین نباشد تا از نفوذ و نشت هوا به داخل سامانه جلوگیری شود.
• فشار اشباع مبرد در دمای کندانسور خیلی بالا نباشد. در واقع کمترین اختلاف فشار بین کندانسور و اواپراتور وجود داشته باشد، تا توان مورد نیاز در کمپرسور هم کمتر شود. همچنین با این کار از سنگین و حجیم شدن سامانه‌ی تبرید جلوگیری می‌شود.
•  انتالپی نهان تبخیر مبرد در فشار اواپراتور بالا باشد. در این صورت اثر تبرید بالا و دبی جرمی مورد نیاز حداقل می‌شود.
•  مبرد سمی، قابل اشتعال و انفجار نباشد.
•  از نظر شیمیایی ماده‌ی مبرد پایدار باشد، به گونه‌ای که در دمای بالا تجزیه نشود.
•  یکی از عوامل بسیار مهم، قابلیت آمیخته شدن مبرد با روغن کمپرسور بدون از دست دادن ویژگی‌های خود و انجام واکنش شیمیایی است. به اصطلاح مبرد باید با روغن روان کاری کمپرسور سازگاری داشته باشد.
•  از نظر اقتصادی ماده مبرد ارزان و در دسترس باشد.
•  رطوبت در مبرد اثر نکند. اغلب مبردها با جذب رطوبت (در مجاورت با آب)، باعث خورندگی در اجزای سامانه‌ی تبرید یا یخ زدگی در اواپراتور می‌شوند.

 دمای بحرانی مبرد بالاتر از دمای کندانسور و دمای انجماد آن پایین‌تر از دمای اواپراتور باشد تا در آن یخ نزند. در اواپراتور ممکن است پدیده یخ‌زدگی رطوبت همراه با مبرد اتفاق بیفتد، در حالی که مبرد در ناحیه بخار فوق داغ باشد. مبرد نباید قابلیت خورندگی داشته باشد؛ برای مثال آمونیاک در مجاورت آب با فلزات مس،برنج و دیگر آلیاژهای مس، واکنش انجام داده و باعث خورندگی آن‌ها می‌شود. بنابراین در سامانه‌های با مبرد آمونیاک از لوله‌ها و تجهیزات فولادی استفاده می‌شود.حجم جابجایی (حجم ویژه) مبرد پایین باشد. حجم ویژه بالا مستلزم به کار گیری سیلندر کمپرسور با حجم جابه‌جایی بالاتر و در نتیجه افزایش حجم و وزن کمپرسور خواهد شد. شایان ذکر است که اگر در یک  تبرید نسبت فشار تعیین شده برای یک کمپرسور بالا و حجم ویژه مبرد کم باشد، از کمپرسور رفت و برگشتی و به عکس اگر نسبت فشار کم و حجم ویژه مبرد بالا باشد، از کمپرسور گریز از مرکز استفاده می‌شود.  از نظر زیست محیطی پتانسیل پایین مبرد در تخریب لایه اوزون و گرم کردن کره زمین (اثر گلخانه‌ای)، از فواید بسیار مهم برای یک مبرد مناسب به ویژه در زمان کنونی است.

کاربرد برخی از مبردهای رایج

با توجه به شرایط و پرامترهای انتخاب یک مبرد مناسب و با بررسی خواص مبردهای مختلف، می‌توان جایگاه و محل استفاده ار آن‌ها را تا حد زیادی مشخص کرد.مبرد ها با استفاده از تغییراتِ فازیِ و ترمودینامیکی به راحتی از حالت گاز به مایع و یا بالعکس، از مایع به گاز تبدیل می شوند و این قابیلت سبب شده این مواد کاربرد وسیعی در صنعت، از جمله در سیستم ها و دستگاه های برودتی و تهویه مطبوع داشته باشند. دستگاه هایی مانند چیلر تراکمی، داکت اسپلیت و VRF از ماده مبرد در سیکل کاری خود استفاده می کنند.با وجود این نقش مهم و مفید مبردها در صنعت، باید بدانیم که طبق بررسی ها و نتایج مطالعات علمی، این مواد برای محیط زیست ما چندان مفید نیستند و یکی از عوامل مهم گرمای زمین و تخریب لایه اوزون محسوب می شوند.در ادامه زیر به کاربرد اصلی برخی از مبردهای متداول به اختصار اشاره می‌شود:

هوا

این مبرد در سرمایش هواپیما و تولید دماهای بسیار پایین (فناوری کریوژنیک) به کار می‌رود. دلیل استفاده از آن در هواپیما، وزن کم سامانه‌ی تبرید هوایی است که پایین بودن ضریب عملکرد این نوع سامانه را جبران می‌کند.

آمونیاک

کاربرد اصلی آن در تأسیسات بزرگ صنعتی با درجه حرارت پایین است. از آنجا که این مبرد تا حدی سمی است، بنابراین استفاده از آن در مصارف خانگی پیشنهاد نمی‌شود. همچنین با توجه به اینکه این مبرد هیچ گونه تأثیری برلایه اوزون ندارد، بر کاربرد آن افزوده شده، به گونه‌ای که هرساله سامانه‌های آمونیاکی جدیدی به بازار عرضه شده و شروع به کار می‌کنند.

دی‌اکسید کربن

برخی مواقع به منظور  سردخانه مواد غذایی از این مبرد استفاده می‌شود. فشار چگالش بالای این مبرد، کاربرد آن را محدود به قسمت کم دمای سامانه‌ی ردیفی(cascade) می‌کند. در این نوع سامانه از مبرد دیگری در قسمت دمای بالای آن استفاده می‌شود.