Loading AI tools
وحدة تبريد من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
التبريد والتكييف مجال من المجالات ذات الازدهار المستمر في العالم، وبالأخص في البلاد النامية، حيث أنه غالباً لا يوجد مجال صناعي أو علمي، لا يعتمد في ناحية من نواحي علم التبريد والتكييف: فمنذ قرون طويلة استخدم قدماء المصريين أوعية فخارية لتبريد مياه الشرب.[1][2][3] بعد ذلك اكتشف مجموعة من رجال الاسكيمو جثة حيوان منقرض منذ فترة طويلة مدفون في الجليد بحالة جيدة انتشر بعد ذلك استخدام الجليد في حفظ الأغذية في مناطق تواجدة.
وفي عام 1876م استخرج ادموند كارية براءة اختراع لماكينة يمكنها التجميد حتى درجة –35م.
هو العلم الذي يدرس درجات الحرارة المنخفضة جدا وتوليد درجات الحرارة المنخفضة. ويستخدم في ذلك غازات مسيلّة مثل النتروجين السائل أو الهيليوم السائل، ومن البديهي أن العملية تبدأ أولا بتسييل غاز النيتروجين وتسييل غاز الهيليوم.
قبل أن نخوض في تفاصيل دورة التبريد يجب أن نتعرف أولا على بعض القوانين الأساسية والتي تعتمد عليها جميع أنظمة التبريد وهي خمسة قوانين أساسية وهي :
للتبريد دورة تسمى دورة تبريد تقوم بها آلة تبريد وتسمى بالإنجليزية Chiller وبالألمانية Kühlmaschine تعمل بمثابة طلمبة حرارية، تمتص الحرارة من جو الغرفة المراد تبريدها وتطردها إلى الجو الخارجي فيبرد هواء الغرفة، ونشعر بالراحة والاستجمام (اقرأ تكييف الهواء).
دائرة التبريد الأساسية :
يتبخر السائل باكتسابه حرارة ويتكثف عندما تنتزع حرارة منه . فالتبريد عملية دورية يتحول فيها السائل من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية ثم إلى حالة سائلة ثم حالة غازية وهكذا. فلكي يتبخر سائل لا بد وأن يحصل على حرارة، بينما عند التكثيف يتم طرد جزءا من الحرارة الكامنة في الغاز مرة أخرى.
وتتكون أي دائرة تبريد ميكانيكية من أربعة أجزاء رئيسية هي :
وظيفة الضاغط في دورة الانضغاط هي رفع ضغط بخار السائل الوسيط من ضغط منخفض إلى ضغط أعلى، فترتفع درجة حرارة البخار المنضغط وتتسرب الحرارة عن طريق أنبوب المكثف إلى الخارج .
وتصنع الضواغط بأشكال وأحجام وتصميمات مختلفة وعموماً تنقسم الضواغط إلى :
وظيفة المكثف في دورة انضغاط البخار هي استقبال بخار وسيط التبريد الساخن العالي الضغط والقادم من الضاغط، وتخليصه من الحرارة التي امتصها في المبخر وهذه الحرارة عبارة عن حرارة التحميض والحرارة الكامنه وكذلك الحرارة الناتجة عن شغل الضاغط وتطرد هذه الحرارة إلى الوسط المحيط فإذا كان الوسط المحيط هو الهواء سمي المكثف بالمكثف المبرد بالهواء (هوائياً) وإذا كان الوسط المحيط ماء سمى المكثف بالمكثف المبرد بالماء (مائيا) أما إذا كان التبريد بالمكثف وسيط التبريد مرة أخرى إلى سائل.
الغرض من صمام التحكم هو التحكم في سريان وسيط التبريد من جانب المكثف ذي الضغط العالي في الدورة إلى المبخر ذي الضاغط المنخفض. فهذا الصمام يبخ سائل التبريد القادم من المكثف في نصف دائرة المبخر يتمدد السائل ويتبخر.
يتحقق خفض الضغط باستخدام فوهة ذات سريان متغير إما من درجة التحكم أو ذات وضعين، ويمكن تقسيم أنواع صمامات التحكم إلى :
تستخدم هذه الصمامات عند مدخل المبخر لتخفيض ضغط سائل وسيط التبريد للتحكم في معدل سريانه خلال المبخر، وتوجد نوعيات مختلفة للضغط والتحكم في بعض المتغيرات الأخرى المؤثرة في دوائر التبريد
وتعتبر أبسط أنواع الصمامات وذلك لخفض الضغط لتغير معدل سريان سائل وسيط التبريد، وليس بها أي مستشعر وتستخدم مع أحمال التبريد شبة الثابتة مثل المصانع إنتاج الثلج .
وظيفته الأساسية خفض ضغط سائل وسيط التبريد إلي ضغط المبخر، كما يقوم بوظيفة التحكم في معدل سريان وسيط التبريد ليتناسب مع تغيرات الحمل الحراري . ويعمل هذا الصمام للحفاظ علي درجة تحميص ثابتة عند مخرج المبرد مما يضمن التحول الكامل لسائل التبريد إلى الحالة الغازية الكاملة . - لهذه الصمامات سعات مختلفـة تعتمد علي نوع وسيط التبريد، والأحمال الحرارية للمبخرات ودرجات الحرارة في كل من المبخر والمكثف وفرق الضغط الحقيقي قبل وبعد الصمام، وينقسم هذا الصمام إلي نوعين : نوع التعادل الداخلي ويستخدم في المبخرات ذات القدرة الصغيرة والتي يكون فاقد الضغط خلاله صغير، ونوع التعادل الخارجي في المبخرات الأخرى .
يعمل هذا الصمام عن طريق محبسين، أحدهما لدرجة الحرارة والآخر للضغط . وعن طريق جهاز إلكتروني يمكن التحكم بدقه في درجة تحميص وسيط التبريد عند مخرج المبخر، وبالتالي يتشابه عمله مع عمل صمام التمدد الترموستاتي.
وظيفته الأساسية خفض ضغط سائل وسيط التبريد إلي ضغط المبخر، ويعمل هذا الصمام علي الحفاظ علي ضغط شبه ثابت داخل المبخر، ومع تغير الحمل الحراري علي المبخر والتغير الذي يطرأ نتيجة لذلك في ضغوط المبخر، فأن هذا الصمام يعمل لأعادة الاتزان لضغط المبخر بالسماح بمرور كميات أكبر أو أقل من سائل التبريد، مستجيباً بذلك لتغيرات الحمل الحراري .
وظيفة صمام العوامة خفض ضغط سائل وسيط التبريد إلي ضغط المبخر، وهو مزود بعوامة تتأثر بمنسوب السائل داخل الإناء المثبت عليه هذا الصمام، مما يسمح بمرور السائل بمعدلات تتناسب مع الحمل الحرارى للمبخر الذي يعمل عن طريق الغمر والمتصل بالإناء المذكور .
الوظيفة الأساسية لها هي خفض ضغط سائل وسيط التبريد إلي ضغط المبخر، كما أنها تعمل علي تغير معدل مرور سائل وسيط التبريد بعرقلته في حالة زيادة الغاز داخل الأنبوبة أو زيادته بزيادة السائل داخل الأنبوبة ليناسب كل ذلك مع الأحمال الحرارية المتغيرة على المبخر
في المبخر يتبخر وسيط التبريد ويتمدد في الضغط المنخفض في المبخر . وبتمدد بخار الوسيط تنخفض درجة حرارته، ونظرا لأن الأنبوب المتعرج للمبخر موجودا على ناحية الغرفة المراد تبريدها، يكتسب المبخر حرارة من هواء الغرفة فتنخفض درجة حرارة الغرفة ( يستمد وسيط التبريد حرارته الكامنة للتبخر من تلامسه لهواء الغرفة ) .
وتنقسم المبخرات إلى نوعين رئيسيين هما :
الأجزاء الاضافية في دورة التبريد : وهناك أجزاء أخرى في دورة التبريد ضرورية لسلامة عمل هذه الأجراء الرئيسية أو تمكينها من أداء عملها وسوف تجد هذه الأجزاء في أي وحدة تبريد سواء أكانت هذه الوحدة وحدة تبريد تجارية أو صناعية أو وحدة تبريد منزلية وهذه الأجزاء الإضافية هي :
ملحقات دائرة التبريد البسيطة : خزان السائل : يقوم بتخزين وسيط التبريد الموجود بدائرة التبريد، يعمل على ضمان دخول وسيط التبريد على شكل سائل للمبخر .
فاصل الزيت oil separator : يقوم بفصل الزيت الخارج من الكومبريسور ثم يقوم بارجاعه اليه، يركب بعد الكومبريسور مباشرة.
العين الزجاجية sight glass : تقوم العين الزجاجية بتبين حالة وسيط التبريد إذا كان غاز\سائل أو خليط بينهما وتبين إذا كان هنالك رطوبة إذا كان لونها اصفر وإذا لا يوجد يكون لونها اصفر وإذا تواجد فقاعات فهذا يعني أن النظام يحتاج إلى شحن المزيد من وسيط التبريد
الفلتر : يقوم بتصفية وسيط التبريد من بخار الماء وعادة يتم تركيبه في خط السائل liquid line .
أجهزة التبريد بالهواء: استعملت آلة التبريد بالهواء قديماً على نطاق واسع قبل أنتشار آلات التبريد البخارية العاملة على الأمونيا والفريونات، وسميت بالهوائية لأنها تستعمل الهواء وسيط تبريد، وتتألف الدورة المبسطة لآلة التبريد الهوائية من أربعة عناصر رئيسية وهي: براد (غرفة تبريد)ـ ضاغط ـ مبّرد ـ ممدد توربيني. ويستفاد من آلة التبريد بالهواء على نطاق واسع في عملية تكييف الهواء داخل الطائرات التجارية. وقد تم حالياً رفع أداء هذه الآلات بعد استعمال المبادلات الحرارية الإرجاعية فيها.
أجهزة التبريد بالامتصاص: يتم في آلة التبريد بالامتصاص نقل الحرارة من الوسط المبرد ذي درجة الحرارة المنخفضة إلى الوسط الخارجي ذي درجة الحرارة المرتفعة عن طريق صرف طاقة حرارية في حين يتم في آلة التبريد الضاغطة البخارية صرف قدرة ميكانيكية. ويستخدم في هذه الآلة جسما تشغيل على الأقل وهما وسيط التبريد والمادة الماصة له. ولقد انتشر في الوقت الحاضر استعمال آلات التبريد العاملة على الماء ومع الأمونيا أو الليثيوم. يبيّن، مكوّنات آلة التبريد بالامتصاص وهي: وعاء الامتصاص، المضخة، المكثف، صمام التمدد، المبخر، ومولد البخار. هناك عدة أنواع من آلات التبريد بالامتصاص منها ما يعمل بوجود مضخة كما في آلة التبريد بالامتصاص مع ضاغط ناظم بخاري التي تستعمل حين تكون درجة حرارة المنبع الحراري للمولد منخفضة. تستخدم دورات التبريد بالامتصاص التي تعمل من دون مضخة في البرادات المنزلية والمكيفات، وتمتاز هذه الآلات بعدم وجود أي أجزاء متحركة فيها، مما يساعدها على العمل مدداً طويلة من الزمن من دون الحاجة إلى أي صيانة تذكر.
آلات التبريد الكهروحرارية: يمكن إنتاج الأثر التبريدي باستخدام المزدوجة الحرارية التي تتألف من مادتين من أنصاف النواقل، تصل بينهما البعض صفيحتان معدنيتان تشكلان قطبي المزدوجة الحرارية، وذلك بإمرار تيار كهربائي بينهما. وتدعى الآلات التي تعمل وفق هذا المبدأ بآلات التبريد الكهروحرارية التي تمتص فيها كمية من الحرارة في القطب البارد (السالب)، وتنتشر كمية من الحرارة من القطب الموجب. تمتاز أجهزة التبريد (البرادات) العاملة على مبدأ المزدوجات الحرارية بأنها سهلة النقل والصيانة ولا تحتوي على أجزاء متحركة، إضافة إلى كون هذه المبردات تعمل من دون الحاجة إلى وسيط تبريد. إلا أن هذه الآلات غير اقتصادية بالمقارنة مع آلات التبريد البخارية عند فرق درجات حرارة بين القطبين كبير نسبياً.
أهم تطبيقات التبريد الكهروحراري: أجهزة التبريد وتكييف الهواء المستخدمة في الغواصات، والتحكم بدرجة حرارة الأجهزة الإلكترونية، وتبريد المعدات العلمية.
تطبيقات التبريد: يستعمل التبريد في مجالات كثيرة من أهمها: حفظ المواد الغذائية، وإنتاج الجليد، ونقل المواد المبردة والبرادات المنزلية والبرادات التجارية، وتكييف الهواء.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
