اواپراتورها و کاربرد آنها

اواپراتورها سطوح انتقال حرارتی هستند که در آنها ماده مبرد با دریافت گرمای نهان تبخیر از فضا یا محصولات سرد شونده از مایع به بخار تبدیل شده و سبب سرد شدن فضای سردخانه یا یخچال می شوند.

اواپراتور در دستگاه های گوناگونی برای ایجاد سرما استفاده می شوند که تعدادی از کاربردهای آن عبارتست از:

• ساختمان های مسکونی: برای خنک کردن هوای اتاق در تابستان توسط کولر گازی و یا نگهداری مواد غذایی داخل یخچال در دمای پایین.
• ساختمان های عمومی: کاهش دمای آب جهت ایجاد هوای خنک در فن کویل و تامین آب سرد بهداشتی در آب سرد کن.
• کاربرد صنعتی: خنک کردن و انجماد مواد غذایی مانند گوشت، بستنی و … تامین دمای پایین جهت انجام کارهای تحقیقاتی، دستگاه های یخساز.

انواع اواپراتورها

به دلیل کاربردهای متعدد و متنوع صنعت تبرید، اواپراتورها در انواع شکل ها، اندازه ها و طرح های گوناگون ساخته می شوند و می توان آنها را در جنبه های مختلف دسته بندی نمود. از جمله می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• انواع اواپراتورها از نظر نوع تغذیه
• انبساط مستقیم (خشک)
• اواپراتور پر
• انواع اواپراتور از نظر چگونگی جریان هوا
• با جریان اجباری هوا
• با جریان طبیعی هوا
• انواع اواپراتور از نظر نوع ساخت
• کویلی پره دار
• کویلی بدون پره

انواع اواپراتور از نظر نوع تغذیه مبرد:

اواپراتورها را می توان از نظر نوع تغذیه مبرد به دو نوع زیر تقسیم بندی نمود:

• اواپراتور خشک (Dry Expansion Evaporators)
• اواپراتور تر (Flooded Evaporators)

در روش انبساط خشک مقدار تغذیه مبرد اواپراتور، به مقدار تبخیر آن در واحد زمان بستگی دارد. در این روش کنترل کننده مبرد اغلب یک شیر انبساط ترموستاتیکی یا لوله مویین است. برای اطمینان کامل از تبخیر مبرد در اواپراتور و جلوگیری از ورود مایع مبرد به لوله مکش و کمپرسور، مبرد در خروج از اواپراتور تا 10 درجه سانتی گراد سوپرهیت می شود. این امر عملا  10 تا 20 درصد سطح اواپراتور را به خود اختصاص می دهد. در حالی که راندمان اواپراتورهای انبساط خشک، قدری از اواپراتورهای تر کمتر است به علت ساختمان ساده تر، هزینه کمتر، اشغال فضای کمتر، نیاز به مبرد کمتر، و کمتر بودن مشکل برگشت روغن، از متداول ترین انواع اواپراتور می باشند.

در اواپراتورهای تر به دلیل پر بودن اواپراتور با مبرد مایع، حداکثر سطح خیس شده لوله ها و ماکزیمم شدت انتقال حرارت به دست می آیند. این اواپراتورها مطابق شکل زیر داراي یک جمع کننده یا مخزن ذخیره اضافی می باشند. مبرد مایع در آن جمع می شود و در اثر ثقل، به لوله های اواپراتور جریان می یابد. سطح مایع موجود در جمع کننده به وسیله شناور کنترل می شود.

انواع اواپراتور از نظر چگونگی جریان هوا:

اواپراتورها از نظر جریان هوا به دو دسته جریان هوای طبیعی و جریان هوای اجباری تقسیم می شوند. در اواپراتورهای با جریان طبيعي به علت کم بودن سرعت گردش هوا بین اواپراتور و فضایی که می خواهیم سرد نماییم تبادل گرما نیز کمتر صورت می گیرد. لذا از این نوع اواپراتورها معمولا در یخچال های خانگی و فضاهای کوچک استفاده می شوند.

در صورتی که به برودت بیشتری نیاز داشته باشیم یا به گردش در آوردن هوای داخل سردخانه یا یخچال، سرعت تبادل گرما بین هوا را افزایش می دهیم.

انواع اواپراتور از نظر نوع ساخت:

اواپراتورها از نظر نوع ساخت به دو دسته زیر تقسیم می گردند:

• • اواپراتور کویلی بدون پره
  • اواپراتور کویلی پره دار

اواپراتور کویلی بدون پره

یک نوع از اواپراتورهای کویلی بدون پره از دو صفحه فلزی که بر روی آنها شیارهایی برای عبور مبرد ایجاد شده است ساخته می شوند. این نوع از اواپراتورها به دلیل شکل پذیری به فرم دلخواه، ساخت اقتصادی و سهولت تمیز شدن به طور وسیعی در یخچال ها و فریزرهای خانگی مورد استفاده قرار می گیرند.

نوع دیگری از اواپراتورهای کویلی بدون پره از لوله ای واقع بین دو صفحه فلزی ساخته می شوند. صفحات فلزی در انتها به یکدیگر جوش می شوند. در این اواپراتورها برای ایجاد تماس حرارتی مطلوب بین صفحات و لوله حامل مبرد، فضای بین صفحات را با محلول اتکتیک پر یا خلا ایجاد می کنند. به طوری که فشار اتمسفریک بیرون باعث تماس حرارتی خوبی بین لوله ها و صفحات گردد. اواپراتورهای حاوی محلول اتکتیک به ویژه در مواقعی که ظرفیت ذخیره شده ای مورد نیاز باشد مفید است. بیشتر در کامیون های یخچال دار در سقف یا دیوارهای آن نصب می شود.

a) پوسته بیرونی اواپراتور با سطح تخت که ضخیم بوده و جوش الکتریکی شده است.
b) لوله فولادی که مبرد از داخل آن جریان می یابد.
c) ورودی کمپرسور.
d) خروجی به کمپرسور که برای تمام مبردها غیر از آمونیاک مسی می باشد و برای آمونیاک فولادی به کار می رود.
e) اتصال برای ایجاد خلاء مابین صفحات که بعدا آب بندی می شود.
f) فضای خلاء در اواپراتورهای خشک. اواپراتورهای با ظرفیت ذخیره تبرید حاوی محلول اتکتیک می باشند.

اواپراتور کویلی پره دار

اواپراتورهای کویلی پرده دار نوعی از اواپراتورهای لوله ای می باشند که در آنها به منظور افزایش سطح خارجی و در نتیجه بهبود راندمان سرد کردن هوا، پره هایی به عنوان سطوح ثانویه جذب حرارت بر روی لوله ها قرار گرفته اند.

در اواپراتورهای لوله ای قسمت اعظم هوا بدون تماس با سطح کویل سرد از آن عبور می کند. ولی با افزودن پره هایی به لوله، سطوح تبادل حرارت به داخل فضای باز بین لوله ها نفوذ کرده و به صورت جمع کننده های حرارتی عمل می کند. حرارت قسمتی از هوا را که معمولا با سطوح اولیه تماس نمی یابد گرفته و به لوله هدایت می کند. فاصله و اندازه پره ها تا حدودی به نوع کاربرد و قطر لوله بستگی دارد. برحسب دمای اواپراتور تعداد آنها در هر متر بین 40 تا 500 عدد متغیر است.

چون تشکیل برفک روی کویل های سرد کننده هوایی که در درجات حرارت پایین کار می کنند غیر قابل اجتناب است و تشکیل برفک موجب محدود شدن مجرای بین پره ها و کند شدن جریان هوا در روی کویل می شود بایستی برای به حداقل رساندن احتمال محدود شدن جریان هوا در اواپراتورهای طراحی شده برای کاربردهای با دمای پایین، فاصله پره ها بیشتر و تعداد آنها کمتر باشد (حدود 80 تا 200 پره در هر متر) ولی در کویل های تهویه مطبوع و سایر کاربردهایی که در آنها دمای سطح کویل از دمای انجماد بالاتر است به دلیل عدم تشکیل برفک، پره ها حتی با فواصل 1.8 میلیمتر نیز چیده می شوند.

اواپراتورهای کویلی پره دار نسبت به اواپراتورهای ساده سطوح حرارتی بیشتری دارند. در ظرفیت های یکسان فضای کمتری را اشغال می نمایند. لذا استفاده از آنها موجب صرفه جویی قابل ملاحظه ای در فضای نصب آنها می شود.