شیر انبساط اتوماتیک چیست؟

همانطوری که از اسم این شیرها بر می آید شیر انبساط اتوماتیک یکی از انواع شیر انبساط بوده که به صورت خودکار یا اتوماتیک عمل کرده و یا با یک بار تنظیم نمودن فنر به ازای فشار مورد نظر، تنظیم جریان مبرد مایع به اواپراتور به صورت اتوماتیک انجام شده و فشار در اواپراتور بدون توجه به بار آن، در حد ثابتی باقی می ماند.

در حقیقت شیر انبساط اتوماتیک، یک قطعه کلیدی در سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع است که برای کنترل جریان مبرد به انبساط (اواپراتور) در سیستم استفاده می‌شود. عملکرد اصلی شیرانبساط اتوماتیک به اندازه‌گیری دما و کنترل جریان مبرد برای حفظ تعادل و کنترل دقیق دما در سیستم تبرید مرتبط است.

اجزاء شیر انبساط اتوماتیک

شیر انبساط اتوماتیک یک تجهیزات کنترلی است که به منظور مدیریت جریان سیال (معمولاً گاز یا مایع) در سیستم‌های صنعتی، تاسیسات و دیگر بخش‌های فنی استفاده می‌شود. این شیرها به طور اتوماتیک و بدون نیاز به دخالت دستی از طریق تغییر در فشار سیال کار می‌کنند. شیرانبساط اتوماتیک یا اکسپنشن ولو اتوماتیک از اجزا زیر تشکیل شده است:

• سوزن و بدنه
• دیافراگم فشار
• فنر که می توان به وسیله پیچ تنظیمی فشار آن را کنترل نمود
• صافی در ورودی شیر برای جلوگیری از ورود مواد خارجی و انسداد شیر

1. سوزن و بدنه

   سوزن در شیر انبساط به عنوان قطعه‌ای متحرک عمل می‌کند که به وسیله تغییر در فشار سیال به بدنه شیر اعمال می‌شود. سوزن و بدنه با همکاری دیگر اجزا، جریان سیال را کنترل می‌کنند.

2. دیافراگم فشار

   : دیافراگم فشار یک قطعه اسپرینگی است که در واکنش به فشار سیال فشرده یا گسترده می‌شود. این دیافراگم در تغییر فشار سیال نقش مهمی دارد و به عنوان یکی از عوامل موثر در کنترل جریان عمل می‌کند.

3. فنر

   فنر در شیر انبساط اتوماتیک به منظور تنظیم فشار دقیق در دیافراگم فشار استفاده می‌شود. با تنظیم تنش فنر، میزان فشاری که لازم است تا دیافراگم فشرده یا گسترده شود، قابل تنظیم است.

4. پیچ تنظیمی فشار

   این پیچ به وسیله فنر کنترل می‌شود و می‌تواند فشار مورد نیاز برای تغییر وضعیت دیافراگم را تنظیم کند. این تنظیمات می‌توانند بر اساس نیازهای خاص سیستم تنظیم شوند.

5. صافی ورودی

   صافی ورودی در قسمت ورودی شیر قرار دارد و به عنوان یک فیلتر عمل می‌کند. وظیفه آن جلوگیری از ورود مواد خارجی به داخل شیر و انسداد آن است. این صافی به پایداری و کارایی شیر کمک می‌کند.

شیر انبساط اتوماتیک به عنوان یکی از ابزارهای مهم در صنعت و فناوری به کار می‌رود و اجزای ذکر شده با همکاری یکدیگر به اتوماتیک کردن فرآیندهای کنترلی و بهبود عملکرد سیستم‌های صنعتی کمک می‌کنند.

شکل زیرساختمان واقعی نمونه ای از شیرانبساط اتوماتیک را نشان می دهد.

عملکرد و کاربرد شیر انبساط اتوماتیک

در این قسمت، عملکرد و کاربرد شیرانبساط اتوماتیک بررسی می‌شود. با تمرکز بر یک مورد مطالعه در سیستم تهویه مطبوع، نحوه کنترل جریان هوا با استفاده از شیرانبساط اتوماتیک به طور تخصصی بررسی می‌شود. همچنین، به تحلیل اجزای شیر انبساط، عملکرد دیافراگم فشار، تنظیم فنر، و تاثیر تغییرات فشار بر کنترل جریان پرداخته می‌شود.
سیستم‌های تاسیساتی از جمله تهویه مطبوع در ساختمان‌ها نیاز به کنترل دقیق جریان هوا دارند تا دما و رطوبت مناسب در داخل فضا فراهم شود. از این رو، شیر انبساط اتوماتیک به عنوان یک ابزار کنترلی مهم در این سیستم‌ها به کار می‌رود.

عملکرد شیر انبساط اتوماتیک در سیستم های تهویه مطبوع

شیر انبساط اتوماتیک در سیستمهای تهویه مطبوع با تغییر فشار سیال به طور خودکار و بدون نیاز به دخالت دستی جریان سیال را کنترل می‌کند. در سیستم تهویه مطبوع، وقتی دما در داخل فضا افزایش می‌یابد و نیاز به خنک کردن داریم، فشار سیال (مثلاً آب سرد) افزایش پیدا می‌کند. این افزایش فشار باعث تغییر در فشار داخل دیافراگم فشار شده و آن را فشرده می‌کند.

تنظیم فنر و کنترل جریان:

فنر در شیر انبساط باعث تنظیم فشار دقیق در دیافراگم فشار می‌شود. با تنظیم تنش فنر، میزان فشاری که لازم است تا دیافراگم فشرده یا گسترده شود، تعیین می‌شود. به عبارت دیگر، با تغییر تنش فنر، میزان فشار مورد نیاز برای باز و بسته شدن شیر تعیین می‌شود.

تاثیر تغییرات فشار:

وقتی دما در داخل فضا کاهش می‌یابد و نیاز به گرم کردن داریم، فشار سیال (مثلاً آب گرم) کاهش می‌یابد. این کاهش فشار باعث گسترده شدن دیافراگم فشار می‌شود که منجر به تنفس هوای گرمتر می‌شود. این هوا سپس به فضا منتقل می‌شود تا دما را افزایش دهد.

در نتیجه شیر انبساط اتوماتیک در سیستم های تهویه مطبوع با اجزای مختلفی مانند دیافراگم فشار، فنر، و سوزن به عنوان یک ابزار کنترلی مهم عمل می‌کند. این اجزا با همکاری تنظیمات مختلف، به تنظیم دقیق جریان سیال و تأمین شرایط مناسب در فضا کمک می‌کنند.

عملکرد شیر انبساط اتوماتیک در سیستم های تبرید و سردخانه

شیر انبساط اتوماتیک در سیستم‌های تبرید و سردخانه نیز به طور گسترده استفاده می‌شود. در این سیستم‌ها، کنترل دقیق دما و فشار سیال‌ها بسیار اهمیت دارد تا محیط مناسبی برای نگهداری مواد غذایی یا دیگر محصولات فراهم شود. از شیرانبساط اتوماتیک در این سیستم‌ها به منظور کنترل جریان سیال‌ها و تنظیم دما بهره برده می‌شود.

عملکرد شیر انبساط اتوماتیک در سیستم های تبرید و سردخانه به این صورت است که، مقدار مبرد ورودی به اواپراتور را با توجه به تغییرات بار تبرید تنظیم نموده و فشار آن را در حد ثابتی نگه می دارد. خاصیت ثابت بودن فشار شیر از مقابله دو نیروی مخالف ۱- فشار اواپراتور و ۲- فشار فنر ناشی می شود. فشار اواپراتور که به یک طرف دیافراگم وارد می شود می خواهد شیر را ببندد. ولی فشار فنر که به طرف مقابل دیافراگم اثر می کند باعث باز شدن شیر می شود. به این ترتیب در هنگام کار کمپرسور این شیر فشار اواپراتور را با فشار فنر در حال تعادل نگه می دارد.

عملکرد شیر انبساط اتوماتیک در سیستم های تبرید و سردخانه برای کنترل جریان فریون یا سایر محلول‌های تبریدی در دستگاه‌های خنک‌کننده استفاده شود. در مواردی که دمای محیط یا نیازهای خنک‌کنندگی تغییر می‌کند، این شیرها به طور اتوماتیک به تغییرات فشار سیال واکنش نشان داده و جریان را به طور مطلوب تنظیم می‌کنند.
در سیستم‌های سردخانه نیز، شیر انبساط اتوماتیک به منظور کنترل جریان سیال‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شیرها با تغییرات دما در سردخانه و نیازهای نگهداری محصولات، جریان هوا یا مایعات خنک‌کننده را تنظیم می‌کنند تا دمای محیط مناسب حفظ شود.

همچنین همانطور که می دانید تبخیر مبرد در اواپراتور مدت کوتاهی پس از خاموش شدن کمپرسور ادامه می یابد. چون بخار تولید شده به وسیله کمپرسور مکیده نمی شود. لذا فشار اواپراتور افزایش می یابد. بدین ترتیب در طول خاموش بودن کمپرسور، فشار اواپراتور همواره از فشار فنر زیادتر بوده و شیر کاملا بسته می ماند. ولی با روشن شدن کمپرسور، بلافاصله فشار اواپراتور به کمتر از فشار فنر کاهش می یابد. شیر انبساط باز شده و اجازه می دهد برای برقراری تعادل بین فشارهای اواپراتور و فنر، مایع کافی به اواپراتور جریان یابد.

به طور کلی عملکرد شیر انبساط اتوماتیک در سیستم های تبرید و سردخانه به عنوان یک ابزار مهم در کنترل جریان و دمای سیال‌ها به کار می‌رود و به بهبود کارایی و دقت در کنترل محیط مناسب کمک می‌کند.

مزایای شیر انبساط اتوماتیک

از مزایای شیرانبساط اتوماتیک می توان به موارد زیر اشاره نمود:

1. کنترل اتوماتیک جریان و دما

   شیرانبساط اتوماتیک امکان کنترل اتوماتیک جریان و دما در سیستم‌های تبرید و تهویه را فراهم می‌کند. این ویژگی به بهینه‌سازی عملکرد سیستم و حفظ شرایط محیط مناسب کمک می‌کند.

2. عملکرد سریع و دقیق

   شیر انبساط اتوماتیک با سرعت بالا به تغییرات در فشار و دما پاسخ می‌دهد. این ویژگی به بهبود عملکرد سیستم در شرایط متغیر کمک می‌کند.

3. کاهش دخالت انسانی

   استفاده از شیرانبساط اتوماتیک کاهش نیاز به دخالت انسانی در تنظیمات دستی و مداوم سیستم‌ها را ایجاد می‌کند. این امر به افزایش امنیت و کارایی سیستم‌ها کمک می‌کند.

معایب شیر انبساط اتوماتیک

از  معایب شیرانبساط اتوماتیک می توان به موارد زیر اشاره نمود:

1. کاهش راندمان در بارهای سنگین

   عیب اصلی شیر انبساط اتوماتیک، کاهش نسبتاً کم راندمان آن در مقایسه با سایر انواع کنترل کننده‌های مبرد است.

2. محدودیت ثابت بودن فشار

   این نوع شیر باعث محدودیت ثابت بودن فشار در سیستم تبرید می‌شود. این محدودیت باعث کاهش ظرفیت و راندمان سیستم می‌شود و از دسترسی به ظرفیت و راندمان بالاتری جلوگیری می‌کند.

3. کاهش کارایی کمپرسور

   تنظیم شیر انبساط اتوماتیک برای کمترین درجه حرارت مورد نیاز اواپراتور، می‌تواند منجر به کاهش کارایی و راندمان کمپرسور شود. زیرا در اوایل سیکل کاری سیستم، اواپراتور پر و دمای مکش بالاتری دارد.

4. محدودیت در همراهی با کنترل کننده فشار کم

   ثابت بودن فشار شیر انبساط اتوماتیک باعث محدودیت در همراهی آن با کنترل کننده‌های فشار کم می‌شود، زیرا کنترل کننده فشار کم به تغییرات فشار اواپراتور در طول سیکل نیاز دارد.

5. کاهش راندمان در بارهای زیاد

   راندمان شیرهای انبساط اتوماتیک در شرایط بارهای زیاد به دلیل کمبود عملکرد، کاهش می‌یابد. این باعث محدودیت کاربرد آنها در تجهیزات بزرگ‌تر می‌شود.

6. کاربرد محدود در تجهیزات بزرگ

   شیرهای انبساط اتوماتیک به دلیل کاهش راندمان در بارهای زیاد و محدودیت‌های مرتبط با ثابت بودن فشار، به ندرت در تجهیزات بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند.

با وجود مزایا و معایب فوق، انتخاب استفاده از شیر انبساط اتوماتیک یا سنتی باید با توجه به نیازها و شرایط خاص هر فرآیند و سیستم انجام شود.