سیال فعال در سیستم‌های تبرید تراکم بخار

در این صفحه داکتینو قصد دارد اطلاعاتی را در رابطه با سیال فعال سیستم های تبرید تراکم بخار در اختیار شما عزیزان قرار دهد.

در سیستم‌های تبرید تراکم بخار، نسبت به سیکل‌های توانی بخار از سیال‌های فعال ( مبردها ) متنوع‌تری استفاده می‌شود.

درسیستم‌های اولیه تبرید تراکم بخار، آمونیاک و دی‌اکسیدگوگرد از اهمیت فراوانی برخوردار بودند ولی هر دو بسیار سمی و خطرناک هستند، اکنون سالهاست که مبردهای اصلی هیدروکربن‌ های هالوژنه هستند که با نام‌های تجارتی فریون و ژناترون شناخته می‌شوند.

برای مثال، دی کلرو دی فلوئورومتان (CCL_۲F_۲) به‌عنوان فریون ۱۲ و ژناترون ۱۲ معروف هستند که مبرد ۱۲ یا R-12 نامیده می‌شوند. این گروه مواد را به عنوان کلروفلوئوروکربن‌ها و CFC ها می‌شناسند که از نظر شیمیایی در درجه حرارت محیط بسیار پایدار هستند، به ویژه آنهایی که فاقد اتم‌های هیدروژن می‌باشند، این مشخصه برای سیال فعال مبرد ضروری است.

در عین حال اگر گاز از یک دستگاه نشت و به آرامی در طی سالیان به سمت بالا و درون استاتوفر نفوذ کند، وجود این مشخصه مشترک بسیار مخرب خواهد بود.

این مواد در استاتوفر شکسته می‌شوند و کلر آزاد آنان لایه اوزون محافظ استاتوفر را تخریب خواهد کرد.

بنابراین حذف استفاده وسیع ولی مخرب حیات CFC ها به خصوص R-11 و R-12 اهمیت انکارناپذیری برای ما دارد و باید به دنبال جایگزین‌های قابل قبول و مناسب برای آنان باشیم.

CFC های حاوی هیدروژن ( غالباً HCFCخوانده می‌شوند ) از قبیل R-22 عمر کوتاه‌ تری دارند و بنابراین قبل از رسیدن به استاتوفر به عناصر غیرمخرب تجزیه خواهند شد.

بیشتر سیالات مطلوب که HFC خوانده می‌شوند فاقد اتم‌های کلر هستند، اما همانند سایر گازهای گلخانه‌ای به تخریب جو کمک می‌کنند و در برخی از موارد بیشتری از دی اکسید کربن اثرات مخرب دارند.

فروش مبرد R-12 که به مقدار زیادی در سیستم‌های تبرید استفاده می‌شد در بسیاری از کشورها ممنوع شده و R-22 نیز که درسیستم‌های تهویه مطبوع کاربرد دارند، طبق یک برنامه زمانی در حال توقف است.

برخی از مبردهای جایگزین که بخش مهمی از آنها مخلوط سیالات مختلف هستند و ماده خالص نمی‌باشند عبارت‌اند از:

R-11, R-12, R-13, R-22, R-502, R-503, R-123, R-134a, R-410a

در هنگام انتخاب سیال فعال مبرد، به دو نکته باید توجه داشت؛

درجه حرارت که لازم است با سرمایش تثبیت شود و نوع تجهیزاتی که استفاده خواهد شد. چون در طی فرایند انتقال حرارت، مبرد تغییر فاز می‌یابد و فشار مبرد در حین فرایندهای تغذیه حرارت و دفع حرارت، فشار اشباع خواهد بود. کم بودن فشار با بزرگ بودن حجم مخصوص مترادف است و این بدان معنی است که تجهیزات مربوطه باید بزرگتر باشند.

فشارهای زیاد به معنای تجهیزات کوچکتر است ولی باید این تجهیزات به نحوی طراحی شوند که در مقابل فشار زیاد، مقاومت داشته باشند، فشارها باید کمتر از فشار بحرانی انتخاب شوند. در کاربردهایی که درجه حرارت فوق العاده کم باشد می‌توان با ترکیب دو سیستم مجزا، از سیستم دوگانه استفاده کرد.

کمپرسورهای مورد استفاده روی مبردها اثرات ویژه‌ای دارند. کمپرسورهای رفت و برگشتی (پیستونی) مناسب‌ترین نوع برای حجم مخصوص پایین (یعنی فشار زیاد) هستند ولی کمپرسورهای گریز از مرکز بیشتر برای فشار پایین و حجم مخصوص زیاد مناسب می‌باشند.

همچنین، این مطلب که مبردهای مورد استفاده در کاربردهای خانگی نبایستی سمی باشند، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

از مشخصه‌های مهم دیگر مبردها، می‌توان قابلیت اختلاط با روغن کمپرسور، مقاومت دی الکتریکی، ثبات ترکیب شیمیایی و ارزان بودن آن نام برد. در عین حال متاسفانه مبردها موجب خوردگی می‌شوند.

در یک سیکل ایده‌آل و برای یک درجه حرارت معین در فرایندهای تبخیر و چگالش، تمام مبردها دارای ضریب عملکرد یکسانی نخواهند بود، البته مطلوب است از مبردهایی استفاده گردد که در صورتی که سایر محدودیت ها اجازه دهند، دارای بزرگترین ضریب عملکرد باشد.

منبع: بورگنتک و زونتاگ، “مبانی ترمودینامیک”، ویرایش هفتم، ۲۰۰۹.