دسته های مرتبط

شیر­های اکسپنشن ولو ترموستاتیک

شیر­های اکسپنشن ولو ترموستاتیک

اکسپنشن ولو­های ترموستاتیک (TEV و TXV) یکی از قطعات پر­کاربرد در سردخانه­ ها و چیلر تراکمی هستند­. شیر­های انبساط یا اکسپنشن ولو­ها شیر­های اتوماتیکی هستند که جریان مبرد به اواپراتور را بر­اساس بار اواپراتور کنترل می­ کنند­. اگر بار در اواپراتور زیاد باشد­، شیر اجازه عبور مبرد بیشتری را می­ دهد و در هنگام بار کم­، عبور مبرد از شیر انبساط محدودتر می ­شود­. شیر انبساط ترموستاتیک همچنین از برگشت مایع به کمپرسور جلوگیری می­ کند و خطر آسیب به کمپرسور را پائین می­ آورد­. توجه کنید که شیر انبساط، دمای اواپراتور را کنترل نمی­ کند­. لوله­ های مویی نیز تجهیزاتی هستند که برای کاربرد­های خانگی استفاده می­ شوند ولی شیر­های انبساط دارای کاربرد­های صنعتی، چیلر­های تراکمی و سردخانه ­ها هستند­.

شماتیک سیکل تبرید چیلر تراکمی و سردخانه

سیستم تبرید

برای درک کارکرد شیر­های انبساط­، توضیح کوتاهی در مورد سیکل تبرید ضروری است­. سیستم تبرید را می­ توان به پروسه­ جذب و دفع گرما توسط مبرد (گاز فریونی) توصیف کرد­. ساده ­ترین حالت شامل 3 قسمت است: کمپرسور­، کندانسور­، اواپراتور.

کمپرسور قلب سیکل تبرید است که باعث جریان مبرد می­ شود­. مبرد کم­ فشار و کم دمای خروجی از اواپراتور توسط کمپرسور دریافت می­ شود بعد از کمپرس کردن­­، مبرد را به فشار و دمای بالاتری می­ رساند­. بخار مبرد پر فشار سپس به کندانسور انتقال می­ یابد تا توسط آب یا هوای گذری از کندانسور­،کاهش دما پیدا کند و مایع شود­. مایع بدست آمده هنوز پر فشار است که بعد از عبور از شیر انبساط­، دما و فشار آن کاهش می­ یابد و در این حالت به صورت مخلوط گاز و مایع است­.

این مخلوط گاز و مایع در اواپراتور به فاز بخار برمی گردد و گرما را جذب می­ کند­. انتخاب اکسپنشن ولو یکی از نکات مهم در سیکل تبرید است، تا جریان مبرد را به اواپراتور تنظیم کند­. اکسپنشن ولوی که به درستی به کاربرده نشده باشد یا سایز درست انتخاب نشده باشد باعث بوجود آمدن مشکل در راندمان سیستم می شود­. برای مثال­، اکسپنشنی که دارای سایز کوچک باشد­، از جریان مبرد به میزان کافی به اواپراتور جلوگیری می­ کند و باعث کاهش بار برودتی می­ شود­. بزرگ گرفتن سایز اکسپنشن ولو اجازه عبور مبرد زیاد را به اواپراتور می­ دهد­، در نتیجه باعث برگشت مایع مبرد به کمپرسور می ­شود­. هر دو این موارد باعث آسیب به کمپرسور می­ شوند و بنابراین انتخاب شیر انبساط نیاز به توجه به نوع کاربرد و بار برودتی دارد­.

انواع اکسپنشن ولو­ها

اکسپنشن­ ها را می­ توان به 4 دسته اصلی تقسیم کرد: ثابت مقاومتی­، اکسپنشن ولو­های اتوماتیک (فشار ثابت)­، اکسپنشن ولو­های ترموستاتیک و اکسپنشن ولو­های الکترونیک­.

اکسپنشن­ های ثابت در برابر عبور جریان مایع مبرد مقاومت می­ کنند­. 2 مثال از این گونه تجهیزات، لوله­ های مویی و یا لوله­ های کوتاه مقاومتی یا اریفیس­ ها هستند­. این تجهیزات معمولاً در کاربرد­های تهویه مطبوع کوچک و سردخانه­ های کوچک که اواپراتور دارای بار ثابتی است به کار می­ روند­. مشکل این تجهیزات تغییرات بار برودتی است­. اکپنشن ولو­های اتوماتیک (AEV) بهترین تجهیزات برای فشار ثابت اواپراتور و یا خروجی شیر هستند­. زمانی که بار گرمایی در اواپراتور افزایش یابد، جریان مبرد AEV کاهش می­ یابد تا فشار اواپراتور ثابت باقی بماند­. این شیر­ها جریان مبرد را زمانی که بار گرمایی اواپراتور کاهش یابد افزایش می ­دهند تا فشار اواپراتور در میزان تنظیمی باقی بماند­. شیرهای انبساط ترموستاتیک بهترین گزینه برای تغییرات بار در اواپراتور­ها هستند­. TEV­ها جریان مبرد را با تغییرات سوپرهیت خروجی از اواپراتور کنترل می­ کنند­. شیر­های ترموستاتیک جریان مبرد را زمانی کاهش می­ دهند که سوپرهیت کم است و در نتیجه بار گرمایی اواپراتور کم است­. این تاثیر باعث می­ شود که بهترین شرایط برای حداکثر ظرفیت اواپراتور تامین شود­. زمانی اکسپنشن ولو الکترونیک (EEV) مورد استفاده قرار می­ گیرد می ­توان کنترل دقیقی بر میزان مبرد تزریقی در اواپراتور داشت و میزان سوپرهیت با دقت بالایی کنترل می­ شود­.

اکسپنشن ولو ترموستاتیک چگونه کار می­ کند؟  

اکسپنشن ولو ترموستاتیک کار­های زیر را انجام می­ دهد:

1-  فشار مبرد را کاهش می­ دهد

اولین و مهمترین کار شیر­های ترموستاتیک­، کاهش فشار مبرد از فشار کندانسور به فشار اواپراتور است­. در کندانسور­، مبرد در فشار بالا قرار دارد­، شیر­های ترموستاتیک فشار مبرد عبوری را به سطح فشار اواپراتور می­ رسانند و به این دلیل افت دمای ناگهانی رخ می­ دهد و باعث تولید برودت در اواپراتور می­ شود­.

2-  اواپراتور را فعال نگه می­ دارند

شیر­های انبساط ترموستاتیک به مبرد عبوری اجازه تولید برودت در اواپراتور می­ دهند­. در بار­های زیاد جریان مبرد به اواپراتور افزایش می ­یابد و بلعکس و باعث کارکرد اواپراتور در بار­های مختلف براساس بار برودتی مورد نیاز می­ شوند و همچنین سوپرهیت گاز خروجی از اواپراتور را تنظیم می­ کنند­.

3- به جریان مبرد بر اساس نیاز اجازه عبور می­ دهند

این یکی از دیگر نکات مهم این شیرهاست که به جریان عبوری از شیر براساس بار اواپراتور اجازه­ ی عبور می­ دهند­. این پدیده از برگشت مایع به کمپرسور و آسیب به کمپرسور جلوگیری می­ کند­.

شیر­های انبساط ترموستاتیک چگونه کار می­ کنند

  1. اصول اولیه کارکرد

برای درک روش کار شیر انبساط ترموستاتیک­، نگاهی به اجزای اصلی شیر می ­اندازیم­. یک حباب حس کننده دما که توسط یک لوله مویی به بالای دیافراگم شیر انبساط متصل است­. دیافراگم شیر باعث حرکت پین می­ شود­. فنر سوپرهیت زیر پین قرار دارد و معمولاً توسط یک پیچ انتهایی از خارج از شیر قابل تنظیم است­. 3 فشار بر دیافراگم نیرو وارد می­ کنند و باعث حرکت آن می­ شوند: فشار حباب P1­­، فشار اکولایزر P2 و فشار فنر متعادل کننده P3­. دما باعث افزایش و کاهش فشار گاز درون حباب می­ شود که بر روی دیافراگم نیرو وارد می­ کنند که باعث حرکت دیافراگم می­ شود­. در حالت کارکرد عادی شیر­، فشار حباب برابر فشار اکولایزر به علاوه فشار فنر است­ (P1=P2+P3).

در نتیجه شیر­های TEV با استفاده از اختلاف بین فشار­های حباب و اکولایزر و فنر کار می­ کنند­.

حباب دمای بخار مبرد خروجی از اواپراتور را حس می­ کند­. دمای حباب دقیقاً با دمای بخار مبرد خروجی از اواپراتور برابر است­. زمانی که دمای حباب افزایش یابد­، فشار حباب نیز افزایش می ­یابد و در نتیجه شیر اجازه عبور مبرد بیشتر به اواپراتور را می­ دهد­. شیر به خروج مبرد بیشتر ادامه می­ دهد تا فشار اکولایزر افزایش یابد (فشار فنر و اکولایزر) و بالانس باز بودن شیر توسط این 3عامل کنترل می ­شود و وقتی دمای حباب کاهش یابد باعث می شود­، پین شیر به سمت جلوی شیر حرکت کند و مبرد کمتری به سمت اواپراتور جریان یابد­. شیر به این میزان عبور جریان ادامه می­ دهد تا فشار اکولایزر و فنر کاهش یابد و دوباره بالانس قبلی تغییر کند­. پس برای تنظیم شیر­، زمانی که فشار فنر افزایش یابد با ساعتگرد چرخاندن پیج تنظیم­، جریان مبرد به اواپراتور کاهش می­ یابد و برای کاهش فشار فنر با چرخاندن پیچ تنظیم به صورت پادساعتگرد باعث افزایش جریان مبرد به اواپراتور و کاهش دمای مبرد و حباب می­ شویم­. فشار فنر مشخص کننده سوپرهیت است که شیر را کنترل می­ کند­. افزایش فشار فنر باعث افزایش سوپرهیت می­ شود و کاهش فشار فنر باعث کاهش سوپرهیت می ­شود­. کاهش بار گرمایی اواپراتور باعث کاهش بخار و دمای حباب شیر می شود و در نتیجه شیر به سمت بسته شدن حرکت می­ کند تا 3 فشار به تعادل برسند­.

2. تاثیر افت فشار در شیر انبساط

فشار اضافی نیرو وجود دارد که بر کارکرد شیر تاثیر می­ گذارد­. این فشار P4 برابر افت فشار در  شیر است­.

P4 = افت فشار X (مساحت سطح/سطح موثر دیافراگم)

فشار یک عامل کلیدی برای باز شدن شیر است­، در نتیجه معادله قبلی را اصلاح می­ کنیم:

P1+P4=P2+P3

3. روش متعادل کردن (equalization method)

کار کرد شیر­های انبساط را می­ توان با روابط بین فشار­های حباب­، اکولایزر و فنر متعادل کننده توصیف کرد­. فشار متعادل کننده برابر فشار اواپراتور است که شیر حس می­ کند و به قسمت پائین دیافراگم وارد می­ شود­. فشار اواپراتور از طریق 2 روش به قسمت زیری دیافراگم اکسپنشن ولو منتقل می­ شود­. اگر شیر دارای اکولایزر داخلی باشد­، فشار اواپراتور در خروجی شیر به دیافراگم از طریق یک مسیر در بدنه شیر یا لقی اطراف میله شیر منتقل می­ شود­. اگر شیر دارای اکولایزر خارجی باشد­، سطح زیر دیافراگم توسط مواد پکینگ از فشار خارج شیر ایزوله شده است و میله دارای لقی ناچیزی است­. فشار اواپراتور توسط یک لوله متصل به خط ساکشن (خروجی اواپراتور) به اتصال اکولایزر در شیر انبساط منتقل می شود­. اتصال اکولایزر یر روی شیر به سطح زیری دیافراگم منتهی می­ شود­.

4. کاربرد­های اکسپنشن ولو­های ترموستاتیک

بر اساس ویژگی های کارکرد شیر­های TEV­، در رنج وسیعی از کاربرد­ها به کار می­­ روند­. این کاربر­دها شامل ظرفیت­ های کم در چیلر­های تراکمی و سردخانه­ هاT دستگاه­ های یخ ساز و کاربرد­های دما پائین است­. بیشتر چیلر­های تراکمی و سردخانه­ ها از روش هایی برای کاهش ظرفیت سیستم استفاده می­ کنند که می ­توان به آن حالت کم بار (پارت لود) گفت­. راحت ترین روش کاهش ظرفیت­، استفاده از آنلودر در سر سیلندر کمپرسور سیلندر پیستونی و یا اسلاید ولو در کمپرسور اسکرو است­. در مورد تأثیر این حالت کنترل ظرفیت بر اکسپنشن ولو صحبت خواهیم کرد­. شیر­های انبساط در سیستم­ هایی که دارای کنترل ظرفیت زیاد هستند­، توانایی کارکرد خوبی ندارند­. در نتیجه استفاده از کنترل ظرفیت نیازمند طراحی مناسب و نصب تجهیزات مناسب است­.

4.1 . فاکتور­های طراحی سیستم

پیش بینی راندمان TEV در سیستم­ هایی با کاهش ظرفیت مشکل است و فاکتور­های بسیاری برای این کار درگیر هستند­. این فاکتور­ها شامل: سایز اکسپنشن ولو­، توزیع مبرد­، تغییرات TEV­، طراحی کویل اواپراتور­، لوله کشی ساکشن و محل حباب است­. طراحی شیر­ TEV باید تا آنجا که ممکن است به حداکثر بار حرارتی نزدیک باشند­. بیشتر با نرخ ظرفیت تا 10 درصد زیر حداکثر شرایط بار برای سیستم­ هایی که دارای کاهش ظرفیت طولانی هستند استفاده می­ شود و میزان سوپرهیت در حالت عادی کارکرد کمی بیشتر از حد طبیعی خواهد بود­.

4.2. طراحی سیستم برای شرایط کم بار با 2 یا چند اواپراتور برای پوشش یک بار برودتی

در سیستم­ هایی که کمپرسور تا 50 درصد ظرفیت توانایی آنلود کردن دارد­، باید در هنگام انتخاب اکسپنشن ولو و توزیع کننده گاز دقت کرد­. اگر کمپرسور بتواند زیر 33 درصد ظرفیت آنلود کند باید به نکاتی دقت شود تا اکسپنشن کارکرد درستی داشته باشد­. شکل زیر شماتیک لوله­ کشی برای 3 حالت بالانس کردن اکسپنشن و توزیع کننده گاز را برای کارکرد در حالت آنلود کمپرسور نشان می­ دهد­. در هند­بوک اشری (ASHRAE) اطلاعات کامل برای لوله کشی موجود است که در سایت گروه مهندسی مهر اسپند قابل مشاهده است­.

شکل بالا دو اواپراتور را نشان می­ دهد که به صورت موازی هستند­. با جدا کردن اکسپنشن و توزیع کننده گاز­، هر کدام نیمی از بار برودتی معمول را پوشش می­ دهند­.

هر شیر برقی اکسپنشن ولو به آنلودر کمپرسور متصل است­. زمانی که ظرفیت کمپرسور تا 50 درصد کاهش یابد­ یکی از 2 شیر برقی جریان مبرد را به اکسپنشن ولو قطع می­ کند­. شیر TEV که در حال کار است بنابر 50% ظرفیت کمپرسور­، توانایی پوشش بار بروتی مورد نیاز را دارد­. این تکنیک با جدا کردن بخش­های اواپراتور امکانپذیر است و امکان کاهش بار زیاد را فراهم می ­کند­.

4.3. یک اواپراتور که با 2 اکسپنشن ولو کنترل می­ شود

برای کویل­ های اواپراتور که در طراحی جدا نشده­ اند­، تکنیک ­های زیر ممکن است برای حالت کم بار کمک کننده باشد­. شکل زیر نشان دهنده استفاده از دو اکسپنشن و 2 توزیع کننده گاز با یک اواپراتور است­. هر مدار اواپراتور توسط 2 مدار توزیع­ کننده تغذیه می­ شود­. شیر­های برقی به کنترل ظرفیت کمپرسور (آنلودر) متصل هستند­. با استفاده از این طرح­، اکسپنشن و توزیع­ کننده گاز A توانایی پوشش 67 درصد بار برودتی و B توانایی پوشش 33 درصد بار برودتی را داراست­. کاهش ظرفیت توزیع کننده باعث باز شدن و بستن شیر­های برقی مطابق جدول زیر می­ شود:

4.4. کاربرد آمونیاک

شیر­های انبساط ترموستاتیک برای کاربرد­های آمونیاک نیازمند توجه به نکات طراحی ویژه­ ای هستند که ناشی از تاثیر خوردگی بخار آمونیاک است و باید جنس اکسپنشن ولو از استیل یا آلیاژ استیل باشد­. در سیستم­ های آمونیاک­، تشکیل بخار (فلش) در شیر باعث خوردگی نشیمنگاه شیر می­ شود­. این تأثیر را باید به سرعت بالای آمونیاک که با آلودگی ­ها مخلوط است­، کرد­. خوردگی نشیمنگاه را می­ توان با روشهای زیر کم کرد:

  • در هر شرایطی ورودی شیر انبساط عاری از مخلوط بخار و مایع باشد و تنها مایع وجود داشته باشد­.
  • سیستم فیلتر کردن خوب در سیستم وجود داشته باشد­.
  • کاهش سرعت آمونیاک در اکسپنشن ولو با کاهش افت فشار در ورودی­.

منتشر شده در :// نویسنده:mehrspand

contact

شهرک صنعتی چهاردانگه. خیابان ۱۷. پلاک ۱۰
شماره تماس:
09123873563
021-43855203

ایمیل پشتیبانی : info@mehrespand.ir
facebook google instagram twitter aparat pinterest

about us

این شرکت با استفاده از استانداردهای معتبر جهانی تحت عنوان,ASHRAE-15مقررات و ایمنی تبرید مکانیکی ASAB9.1 و قوانین ASMEجهت مخازن تحت فشار در زمینه تاسیسات برودتی توانسته است بهترین راهکارهای تعمیر، سرویس، راهبری و تامین قطعات دستگاههای تهویه مطبوع را ارائه نماید و نیز با بهره گیری از توان علمی و تخصصی و دانش فنی روز دنیا نسبت به ارائه مشاوره و راهنمائی محققین ،دانشجویان و علاقه مندان به این رشته را فراهم نماید. علاقه مندان جهت دریافت هر گونه پاسخ در این زمینه با گروه مشاورین شرکت تماس حاصل نمایند.

mehrspand


تمامی حقوق مادی و معنوی این وبسایت محفوظ است 2008-2015