سوپر هیت و سابکول در سیکل تبرید

محاسبه صحیح (سوپرهیت) و (سابکول) به تعیین مقدار بازدهی و یا عدم بازدهی یک سیستم تهویه مطبوع کمک بزرگی خواهد کرد.برای تریف سوپرهیت بسیار مفید خواهد بود که موضوع را با پر کاربردترین سیال روی کره زمین یعنی مبرد R-718 یا همان آب آغاز کنیم.شکل 1 نشان می دهد که آب در دمای 100 درجه سانتی گراد (212 درجه فارنهایت) می جوشد.دمای جوش اصل مهمی است که در درک صحیح دمای سوپرهیت سیال ها نقش بازی می کند.یک سیال در دمای اشباع خودش می تواند در دو حالت فازی مایع یا بخار و یا ترکیبی از هر دو موجود باشد.مایع یا بخار در دمای اشباع یه معنای مایع اشباع و بخار اشباع می باشد.آب در دمای 212 درجه فارنهایت (100 درجه سانتی گراد) هم به شکل مایع اشباع موجود است هم بخار اشباع.

گرم کردن

وقتی که آب تا دمای نقطه جوش گرم می شود؛ یک کتری چای بهترین مثالی است که می تواند نشان دهد چه اتفاقی می افتد.زمانی که آب می جوشد تبدیل به بخار می شود.دمای بخار اشباع که از کتری خارج می شود؛ از دمای اشباع آب نمی تواند تجاوز کند.اما اگر گرما به بخار اشباع اضافه شود(همان طور که در شکل 2 ننمایش داده شده است) دمای بخار افزایش خواهد یافت.در مورد آب، مطابق شکل 2، مقدار سوپرهیت از 212 درجه فارنهایت به 232 درجه فارنهایت می باشد.مقدار سوپرهیت در بخار به وسیله تفریق دمای اشباع از دمای واقعی بخار به دست می آید.در دمای 232 درجه فارنهایت مقدار سوپرهیت برابر است با : 20=212-232 درجه فارنهایت.

@val3

تأثیر فشار تحمیل شده به سیال بر دمای اشباع آن، یکی از پیچیدگی های تعریف سوپرهیت می باشد.دمای جوش آب در فشار میانگین اتمسفر در سطح دریا یعنی psia 7/14 ، برابر خواهد بود با 212 درجه فارنهایت.

می دانیم که با افزایش فشار، دما نیز در سیالات افزایش پیدا می کند و بالعکس.

در مورد آب نیز با افزایش فشار، دمای اشباع افزایش خواهد یافت.این موضوع باعث شگفتی کسی که در یک شهر کوهستانی زندگی می کند نمی شود؛ چرا که برای پختن غذا باید زمان طولانی تری نسبت به کسی صرف کند که در شهری که ارتفاع آن در سطح دریای آزاد است زندگی می کند؛ زیرا در شهر کوهستانی فشار اتمسفر برابر psia 2/12 می باشد که psia 5/2 کمتر از فشار در سطح دریای آزاد است.با توجه به نمودار فشار – دمای آب، در فشار psia 2/12، آب در دمای 203 درجه فارنهایت به جوش می آید که این کاهش دما منجر به کاهش زمان به جوش آمدن آب و در نتیجه نداشتن زمان کافی برای پخت غذا ها می شود.

در واقع این مطلب اهمیت فشار را در دماهای اشباع یک سیال در نمودار اشباع(یا فشار-دما)آن نشان می دهد.بخشی از نمودار فشار-دما آب در شکل 3 نشان داده شده است.

@val3

سابکول

برای درک کامل مفهوم سوپرهیت لازم است تا مفهوم سابکول را نیز دریابیم.

دمای آبی که به شکل مایع، پایین تر از دمای اشباعش باشد، در واقع در حالت سابکول قرار دارد.حال با طرح یک پرسش موضوع را توضیح می دهیم.اگر دمای آب در یک فنجان قهوه داغ 172 درجه فارنهایت باشد، میزان سابکول آن با فرض اینکه در سطح دریا قرار داشته باشیم چقدر است؟مقدار سابکول در یک مایع از تفریق دمای واقعی از دمای اشباع آن مایع به دست می آید.با این تعریف مقدار سابکول در مثال فوق برابر خواهد بود با :

40=172-212 درجه فارنهایت.

حال در اینجا به مقایسه آب با سایر مبردها می پردازیم.مبردها عمدتأ نسبت به آب دارای دمای اشباع بسیار کمتری هستند و لذا فشار کاری مطلوبی را برای کمپرسور فراهم می کنند.لازم است که معنای دقیق سوپرهیت و سابکول در یک سیکل تبرید درک شود.این بدین خاطر است که یک مبرد زمانی که در کل سیستم به چرخش در می آید، به هر سه حالت سابکول، اشباع و سوپرهیت تبدیل خواهد شد.

توانایی برای اندازه گیری مقدار سوپر هیت و سابکول، مشخص می کند که آیا سیستم به درستی کار می کند یا نه.اجزا اصلی یک سیکل تبرید شامل کمپرسور، کندانسور، رسیور، شیر انبساط حرارتی و اواپراتور می باشند که در شکل 4 نمایش داده شده اند.

@val3

اگر یک سیستم تبرید به درستی کار کند، مبرد در سمت فشار بالای سیستم(که از کمپرسور تا شیر انبساط حرارتی را شامل می شود)به سه حالت خواهد بود : سابکول، اشباع و سوپرهیت.در ابتدای خط دیسشارژ(رانش)، مبرد به صورت سوپرهیت وجود دارد.زمانی که بخار مبرد در کندانسور جریان می یابد، دمای آن کاهش پیدا می کند تا اینکه به دمای کندانس(چگالش)برسد که همان دمای اشباع است.در این حالت مبرد به صورت مخلوطی از بخار و مایع وجود دارد که در نهایت به مایع تبدیل می گردد که بخشی از آن به صورت سابکول می باشد.

در سمت فشار پایین سیستم (که از شیر انبساط تا کمپرسور را شامل خواهد شد)به طور نرمال مبرد در دو حالت از سه حالت اشاره شده خواهد بود : اشباع و سوپرهیت.مبرد در اواپراتور در حالت اشباع قرار دارد؛ به شکل مخلوطی از بخار و مایع.در جایی که مبرد به طور کامل تبدیل به بخار می شود، بخار در واقع به وضعیت سوپرهیت درآمده است.علاوه بر کندانسور و اواپراتور، در رسیور نیز مبرد به حالت اشباع وجود خواهد داشت.از آنجا که پتانسیل لازم وجود دارد تا مبرد هم در ورود و هم در خروج از رسیور به شکل سابکول باشد، لذا ممکن است در داخل رسیور نیز ترکیبی از بخار و مایع داشته باشیم(حالت اشباع نه سابکول)که در این صورت وضعیت سابکول در زمان خروج از رسیور خواهد بود.در شکل 4، مقادیر فشار و دما برای مبرد R-134a در مکان های مختلف سیستم نشان داده شده است.شکل 5 نیز لیست مقادیر فشار و دما را برای تعیین درصد مقدار سوپرهیت و سابکول در مبرد R-134a و در هر نقطه از سیستم نشان می دهد.

@val3

مبرد های ترکیبی

مبردمبرد هایی هستند که از ترکیب دو یا چند مبرد برای دستیابی به خصوصیات مطلوب، حاصل می شوند.این مبرد ها در طول 20 سال گذشته رواج بیشتری پیدا کرده اند زیرا جایگزین مناسب تری برای مبردهای CFC و HCFC از نظر زیست محیطی می باشند.مبردهای ترکیبی خود به گروه تقسیم می شوند : آزئوتروپ و غیر آزئوتروپ .

آزئوتروپ ها مانند مبرد های تک جزئی رفتار می کنند و برای اندازه گیری مقدار سوپرهیت و سابکول آن ها می توان از روش ذکر شده برای مبرد های تک جزئی استفاده کرد.اما اندازه گیری میزان سوپرهیت و سابکول در غیر آزئوتروپ ها قدری پیچیده تر است.بر خلاف آزئوتروپ ها و مبرد های تک جزئی، مبرد هایذ غیر آزئوتروپ یک دمای اشباع مشخص در یک فشار مشخص ندارند.به یاد داریم که هر سیالی در دمای اشباعش می تواند هم در حالت مایع و هم بخار و یا ترکیبی از این دو موجود باشد.در غیر آزئوتروپ ها دمای اشباع تا زمانی که از حالت مایع اشباع به مخلوط مایع و بخار و در نهایت به بخار اشباع تبدیل می شوند، افزایش می یابد.دمایی که مبرد ترکیبی در آن شروع به جوشیدن می کند (نقطه حباب)می گویند که همان دمای مایع اشباع است.و دمایی که مبرد ترکیبی در آن شروع به کندانس (چگالش)می کند نقطه شبنم می گویند که همان دمای بخار اشباع است.اختلاف بین نقطه شبنم و نقطه حباب را لغزش دمایی یا Temperature glide می گویند

(شکل 6).

@val3

مقدار سوپرهیت در مبرد های غیر آزئوتروپ از فرمول زیر به دست می آید :

مقدار سوپرهیت =

دمای نقطه شبنم – دمای واقعی بخار

مقدار سابکول نیز در مبرد های غیر آزئوتروپ از این فرمول به دست می آید :

مقدار سابکول =

دمای واقعی مایع-دمای نقطه حباب

مبرد R401a یک مبرد ترکیبی غیر آزئوتروپ است که به عنوان جایگزین مبرد R12 طراحی شده است.دماهای مربوط به نقاط شبنم و حباب مبرد R401a در شکل 5 نشان داده شده است.در جدول شکل 5، نقطه حباب و نقطه شبنم مبرد R401a در فشار psig 20 مشخص شده اند.مبرد R401a در 11 درجه فارنهایت شروع به جشیدن می کند و تا زمانی که دمای مبرد به 21 درجه فارنهایت نرسد، به دمای بخار اشباع نمی رسد.بنابراین مبرد R401a، یک لغزش دمایی به مقدار 10 درجه فارنهایت در فشار psig 20 دارد

(10=21-11).

نمودار های فشار-دما برای مبرد های ترکیبی غیر آزئوتروپ معمولأ مقادیر نقاط شبنم و حباب مربوط به آن ها را ارائه می دهند به طوری که مقدار سابکول و سوپرهیت را می توان از روی این داده ها تعیین نمود.

ترجمه : مهندس علیرضا حدادی

مأخذ : RSES Journal

برگرفته از : مجله صنعت تأسیسات

شما هم می توانید به این مقاله امتیاز دهید
مقالات ویژه آرمینکو
اواپراتور یخساز ( قسمت یخسازی دستگاه های یخساز)
حمام آزمایشگاهی یا وان مایع آزمایشگاهی چیست ؟
یخساز دو کاره پودری و حبه ای
گاز مبرد R23
یخ خرد کن Ice Crasher
چمبر تست پایداری (محفظه آزمون پایداری)
سوپر هیت و سابکول در سیکل تبرید
اطلاعات در مورد یخساز حبه ای
اطلاعات مورد نیاز در مورد ماشین یخساز
اطلاعات قیمت یخساز
دومین نمایشگاه بین المللی تجهیزات و خدمات هتل داری - بهمن ماه 1397
آب خوب - یخ خوب
یخساز چیست؟

مقالات مرتبط

1398/2/10

محاسبه صحیح (سوپرهیت) و (سابکول) به تعیین مقدار بازدهی و یا عدم بازدهی یک سیستم تهویه...

مطالعه بیشتر
×