بررسی عملکرد شیر انبساط و نحوه تنظیم آن

 شیر انبساط قطعه ای از اجزای سیستم تبرید است که میزان ورود مبرد به اواپراتور را کنترل می کند. در نتیجه این قطعه میزان سوپرهیت شدن گاز خروجی از اواپراتور را کنترل می کند. در ادامه به بررسی نحوه عملکرد آن و تاثیر آن بر سیستم سرمایشی می پردازیم.

عملکرد شیر انبساط مکانیکی:

شیر انبساط مکانیکی با علامت اختصاری(TEV or TXV) نمایش داده می شود.این شیر دارای لوله بالب می­باشد. برای جلوگیری از ورود هرگونه ذرات معلق به سوپاپ و نشیمن بین لوله مایع و مجرای وروردی شیر فیلتر وجود دارد. در این نوع شیر انبساط میزان جریان مبرد به درون اواپراتور بوسیله دو عامل کنترل می­شود.

1-فشار ورودی اواپراتور

2-حرارت خروجی اواپراتور

شیر انبساط

قسمت های اصلی شیر انبساط  ترموستاتیک عبارتند از سوزن و نشیمنگاه, دیافراگم ,بالب حساس و فنر و صافی و پیچ تنظیم می باشد. کنترل عملکرد این قطعات در تعمیر چیلر بسیار موثر است.

در چیلر تراکمی شیر انبساط مکانیکی در خط مایع  و در ورودی اواپراتور نصب می گردد. مانند وسایل کنترلی دیگر، این قسمت پرفشار و کم فشار سیستم را از هم جدا می کند. این شیر از یک حباب حس کننده از را لوله مویین بلندی به TEV وصل شده است . این لوله ، فشار داخل حباب را به قسمت بالای دیافراگم شیر منتقل می کند. حباب حس کننده دما عموما از مبردی هم نام با مبرد شارز در مدار تشکیل شده است. مببرد درون حباب نسبت به دمای بخار در خروجی اواپراتور حساس. هرچه دمای بخار گرمتر شود مایع درون حباب بیشتر منبسط می شود. با افزابش نیروی وارد بر دیافراگم TEV، شیر انبساط باز می گردد تا مقدار مبرد بیشتری را از خود عبور دهد. اگر دمای بخار مبرد خروجی از اواپراتور کاهش یابد مبرد درون حباب منقب می شود و فشار کمتری را بر روی دیافراگم وارد می کند. در نتیجه شیر بسته می شود و مقدار مایع مبرد کاهش یافته و فشار کتر می شود. دیافراگم شیر متحرک ، عضوهای دیگر را وادار به حرکت می کند. حرکت آن ها به کمک یک یا دو میله به سوزن شیر انبساط و پایه سوزن وارد می شود. سوزن ها در مجرای شیر به طرف داخل یا بیرون حرکت می کند. فنر سوپرهیت در زیر پایه سوزن قرار داده شده و یک راهنما فنر رادر جای خود نگه می دارد.

سه جور فشار اساسی وارد بر دیافراگم شیر وجود دارد که حرکت آن را تحت تاثیر قرار می دهد. فشار حباب حساس P1  فشار متعادل کننده  P2 و فشار فنر P3. فشار حباب حساس با که با تابعی از دما تغییر می کند و بر روی قسمت بالای دیافراگم وارد می شود و باعث بازترازی آن می گردد. در خلال کارکرد شیر ، فشار حباب حساس باید با مجموع فشار اواپراتور و فن برابر شود.

نکته:گاهی اوقات بر روی شیر انبساط عبارت MOP قید شده است که حداکثر فشار کار برای جلوگیری از زیادشدن بار موتور می­باشد. بدین صورت که مبرد کمی در حباب حساس آن وجود دارد و بعد از تبخیر شدن آن دیگر فشار آن بالا نمی­رود.

محل نصب بالب شیر انبساط

بالب شیر انبساط باید بر خط مکش ، نزدیک اواپراتور به فاصله 10 تا 20 سانتی متر به صورت افقی بسته می شود. لوله بالب باید حتما از بالای آن وارد شود و نه از پایین آن تا از برگشت مایع به شیر جلوگیری کند. بالب  بر روی لوله مکش با قطر کمتر از 20mm معمولا در بالای لوله نصب می شود ولی در لوله با قطر خارجی 20mm و بیشتر معمولا در ساعت 4 یا 8 نصب می گردد. زیرا  در پایین لوله ساکشن روغن جمع  می شود و مانع رسیدن سرمای کافی به بالب می شود. از قرار دادن بالب به صورت عمودی حدالمقدور باید جلوگیری گردد اما در صورت اجبار باید بالاتر از تله روغن در قسمت عمودی لوله مکش نصب گردد.

نحوه قرارگیری شیر انبساط مکانیکی در سیکل

تنظیم شیر انبساط مکانیکی:

این شیر دارای پیچ تنظیم دستی می­باشد, اگر آن را موافق عقربه های ساعت (به سمت داخل) بچرخانیم باعث می­شود مبرد کمتری وارد اواپراتور شود.تنظیم آن باید درست صورت گیرد و در هر بار چرخش کمتر از 1/4 دور آن را بچرخانیم و یک تا سه ساعت منتظر بمانیم تا تاثیرات آن مشخص شود.اگر پیچ تنظیم را مخالف عقربه های ساعت (به سمت خارج) بچرخانیم مبرد بیشتری وارد اواپراتور می­شود.

تنظیم شیر انبساط مکانیکی

عملکرد لوله مویی:

در اواپراتوری که اختلاف فشار بین ورودی و خروجی آن بیشتر از 5PSI باشد از این نوع شیر استفاده می­ شود. این لوله از یک طرف به بخش فشار ضعیف دیافراگم و از طرف دیگر به لوله مکش متصل می­گردد تا در صورت ازدیاد افت فشار در خروجی اواپراتور فشار محرک شیر با فشار لوله مکش در محل نصب بالب برابر گردد. مبرد از کندانسور گذشته و به طرف فیلتر درایر حرکت می­کند از طریق لوله مویین کنترل شده وارد اواپراتور می­شود. فشار مبرد مایع قبل از ورود به لوله مویین بسیار زیاد است اما فشار اواپراتور کمتر می­باشد. طرح لوله مویین طوری است که هنگام کارکردن کمپرسور بین ابتدا و انتهای لوله های مویین اختلاف فشار بوجود می ­آید. کمپرسور فشار مبرد مایع داخل لوله های تبخیر کننده را در سطح پایین حفظ می­کند. مبرد مایع در این قسمت به علت کمبود فشار سریعا می­جوشد.  لوله های مویین ساده ترین کنترل کننده های شارش مبرد و شامل فقط یک لوله با طول ثابت و قطر کم هستند که بین چگالنده و اواپراتور، و معمولاً در محل لوله مایع معمولی سوار می شوند. به علت مقاومت اصطکاکی بالا ناشی از طول آن و سوراخ کوچک لوله و به علت اثر خفگی ناشی از تشکیل تدریجی گاز هواگیر در لوله به هنگام کم شدن فشار مایع از فشار اشباع آن ، لوله مویین واردعمل می شود تا شارش مایع از چگالنده به اواپراتور را محدود یا مدرج کند و به این ترتیب اختلاف فشار عملکرد لازم بین این دو واحد را نگه می دارد . چون لوله مویین و کمپرسور به طور متوالی در سیستم بسته شده اند ، واضح است که ظرفیت شارش لوله الزاماً برابر ظرفیت پمپ کردن کمپرسور وقتی که کار می کند ، باشد . نتیجتاً اگر بناست سیستم به طور موثر کار انجام دهد و در شرایط عملکرد طراحی توازن داشته باشد ، طول و سوراخ لوله باید آنچنان باشد که ظرفیت شارش لوله در مقدار تبخیر طراحی و فشارهای چگالنده عیناً برابر ظرفیت پمپ کردن کمپرسور در همان شرایط باشد. در صورتی که مقاومت لوله آن قدر باشد که ظرفیت شارش لوله بزرگتر یا کوچکتر از ظرفیت پمپ کردن کمپرسور در شرایط طراحی باشد، موازنه ای بین این دو قطعه در شرایط عملکردی غیر از شرایط طراحی سیستم برقرار خواهد شد. برای مثال اگر مقاومت لوله خیلی بزرگتر باشد ( لوله خیلی بلند و یا سوراخ خیلی کوچک باشد )، ظرفیت لوله برای گذراندن مبرد مایع از چگالنده به اواپراتور کمتر از ظرفیت پمپ کردن کمپرسور در شرایط طراحی خواهد بود، که در این صورت اواپراتور خالی از مبرد خواهد شد, در حالی که مایع زیادی در قسمت پایینتر چگالنده در ورودی لوله مویین بالا خواهد رفت . طبیعتاً خالی از مایع شدن اواپراتور ، در کم شدن فشار مکش اثر خواهد گذاشت ، در حالی که بالا آمدن سطح مایع در چگالنده سبب کاهشی در سطح موثر چگالش و در نتیجه افزایشی در دمای چگالش خواهد شد. از این رو تاثیر خالص محدودیت خیلی زیاد در لوله مویین، کم کردن فشار مکش و بالا بردن فشار چگالش خواهد شد. چون هر دوی این شرایط مایل به افزایش ظرفیت  شارش لوله و در عین حال ، کاهش ظرفیت پمپ کردن کمپرسور می­شود.

لوله مویین

تاثیر کم بودن شارژ مبرد بر عملکرد شیر انیساط:

شیر انبساط الکترونیکی بر اساس فشار ورودی اواپراتور کار می کند. همچنین قطر ورودی شیر کمتر از خروجی آن می باشد. اتصالات آن دنده ای ویا فلانچ و یا لحیم کاری می­باشد. اگر مبرد اواپراتور کم شود فشار داخل اواپراتور نیز کم می­گردد و در نتیجه باعث ورود مبرد زیاد به داخل اواپراتور می­شود.هرگاه صحبت از کمبود مبرد می­شود معنی آن این است که به اندازه کافی مبرد در کل سیستم وجود ندارد که بتواند برودت لازم را تامین کند.خط مایع باید پر از مایع سابکول شده باشد ولی به دلیل کمبود مبرد مایع کافی در خط مایع وجود ندارد که بتواند برودت لازم را تامین کند.کمبود مایع در ورودی شیر انبساط بدین معنی است که در خروجی آن نیز مایع کمی وجود دارد.به همین دلیل آخرین قطره مایع در اواپراتور خیلی زود تبخیر می­شود.در نتیجه گاز مبرد بیشتر با هوای گرم در تماس است و سوپرهیت در اواپراتور زیاد می­شود. به خاطر کمبود مبرد در اواپراتور ظرفیت برودتی کاهش می­یابد و در نتیجه دمای محیط افزایش می­یابد لذا دمای هوای ورودی به اواپراتور نیز افزایش می-یابد(نقطه 4). از آنجایی که ظرفیت برودتی کاهش یافته است لذا دمای هوای خروجی از اواپراتور نیز افزایش می­یابد.(نقطه 5)

عوامل ایجاد کمبود مبرد بسیار واضح است. در سیستم نشت مبرد وجود دارد ویا از قبل مبرد کمی در سیستم شارز شده است.اولین قدمی که یک کارشناس باید انجام دهد  این است که باید کل سیستم را با دقت از جهت نشت مبرد بررسی کند. اگر نشتی پیداشد با دقت نشت گیری سپس مبرد کافی به سیستم اضافه گردد.

تاثیر عملکرد سیستم با انتخاب شیر انبساط مکانیکی سایز بالاتر:

اگر ظرفیت شیر انبساط بیشتر از ظرفیت اواپراتور انتخاب شود باعث می ­شود تا مبرد بیشتری وارد اواپراتور شود و درنتیجه موجب برفک زدن اواپراتور می­شود و در نتیجه ظرفیت چیلر کم می­شود.

تاثیر شارژ زیاد مبرد بر عملکرد شیر انبساط:

فرار روغن از کمپرسور به شدت بر ظرفیت چیلر تراکمی تاثیر می گذارد. روغن وارد شده به سیکل تبرید سالانه هزینه زیادی را متحمل صاحبان سیستم برودتی می کند و ظرفیت چیلر را کاهش می دهد.در چیلرهای فشار بالای (R_12,R-22,R-134a) و چیلرهای فشار پائین روغن هم به عنوان روانکار و هم به عنوان خنک کننده استفاده می شود.زمانی که روغن به لوله مویین می رود، با مبرد مخلوط می شود و راندمان و ظرفیت سیکل تبرید را کاهش می دهد. این پدیده با پوشش سطح داخلی لوله ها با روغن اتفاق می افتد. این پدیده تاثیر خنک کنندگی را کاهش می دهد و به تاخیر می اندازد.همچنین ذرات و آشغالهای جمع شده در لوله مویین می توانند با روغن مخلوط شده و باعث آسیب به قطعات مختلف بشوند.

تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس

برداشت از مطالب سایت تنها با ذکر منبع و لینک سایت مجاز می باشد