یکی از اجزای مهم در سیستم‌های تبردید تراکمی، شیر انبساط است. شیر انبساط انواع مختلفی دارد، که شیر انبساط ترموستاتیکی یکی از پر کاربردترین آن‌هاست. در شیرهای انبساط ترموستاتیکی پدیده رخ می‌دهد که به هانتینگ Hunting معروف است. بروز پدیده هانتیگ باعث کاهش ظرفیت برودتی سیستم شده و مشکلاتی را به وجود می‌آورد. در این مقاله ضمن مروری بر روش کار شیر انبساط ترموستاتیکی، با پدیده هانتیگ و راه‌های مقابله با آن آشنا خواهیم شد.
شیر انبساط ترموستاتیکی
سیستم تبرید تراکمی، یکی از پرکاربردترین سیستم‌های برودتی است. از این سیستم در انواع یخچال‌های خانگی و صنعتی، سردخانه‌های صنعتی و نیمه صنعتی، سیستم‌های تهویه مطبوع از جمله داکت اسپلیت، چیلر و حتی کولرهای گازی و … استفاده می‌شود.
هر سیکل تبرید تراکمی دارای چهار جز اصلی است، که یکی از آن‌ها شیر انبساط است. نقش شیر انبساط در سیکل تبرید تراکمی، ایجاد افت فشار در مبرد و کنترل میزان مبرد ورودی به اواپراتور است. افت فشار در مبرد باعث کاهش دمای تبخیر مبرد شده و در نتیجه آن مبرد می‌تواند در دمای پایین عمل جذب گرما و تبخیر شدن را انجام دهد. از سویی دیگر شیرهای انبساط با استفاده از یک حسگر گرما می‌توانند مقدار مبرد عبوری را کنترل کرده و با این کار سوپرهیت را در نقطه مطلوب ثابت نگاه دارند. دلیل وجود سوپرهیت، اطمینان از عدم ورود مایع به کمپرسور است، چرا که در صوتی که مبرد در فاز مایع وارد کمپرسور شود باعث آسیب جدی خواهد شد. برای آشنایی بیشتر با سوپرهیت این مقاله را بخوانید.
شیرهای انبساط به دو نوع برقی و حرارتی یا ترموستاتیکی تقسیم می‌شوند.
شیر انبساط ترموستاتیکی که با نام حرارتی نیز شناخته می‌شود، دارای یک مخزن است که به عنوان حسگر گرما، در لوله خروجی اواپراتور نصب می‌شود. خود شیر نیز بر لوله ورودی اواپراتور نصب می‌شود، این دو توسط یک لوله باریک به یکدیگر متصل هستند. داخل مخزن شیر انبساط که به آن حباب حرارتی می‌گویند، مقداری مبرد وجود دارد. لازم به ذکر است که این مبرد کاملاً منفک از مبرد موجود در سیکل است.
در صورتی که مقدار مبرد ورودی به اواپراتور از حد نیاز کمتر باشد، دمای گاز خروجی بالا رفته و باعث افزایش سوپرهیت می‌شود. در این حالت مبرد موجود در حباب حرارتی تبخیر شده و توسط لوله واصل، به شیر انبساط منتقل می‌شود و با اعمال فشار بر روی دیافراگم شیر، باعث باز شدن آن شده و در نتیجه مقدار مبرد ورودی به اواپراتور افزایش می‌یابد، که خود باعث کاهش سوپرهیت می‌گردد.
در حالت برعکس، در صورتی که مقدار مبرد ورودی به اواپراتور از حد نیاز بیشتر باشد. دمای گاز خروجی و در نتیجه آن سوپرهیت از مقدار مورد انتظار کمتر می‌شود. در این حالت مبرد موجود در شیر انبساط مایع شده و به حباب حرارتی باز می‌گردد که به سبب آن فشار دیافراگم شیر کمتر و باعث بسته شدن شیر می‌شود. که نتیجه آن کاهش مقدار مبرد ورودی به اواپراتور است تا سوپرهیت به مقدار مطلوب بازگردد.
پس به طور خلاصه، شیر انبساط ترموستاتیکی می‌تواند با توجه به دمای گاز خروجی از اواپراتور، مقدار مبرد ورودی به آن را طوری تنظیم کند که سوپرهیت در نقطه مطلوب ثابت بماند. اما باید توجه داشت که واکنش شیر انبساط نسبت به تغییر دمای مبرد خروجی، آنی نبوده و مدت زمانی طول می‌کشد تا شیر تنظیم شود.
پدیده هانتیگ
پدیده هانتیگ Hunting در شیر انبساط ترموستاتیکی، باعث باز و بسته شدن مکرر شیر انبساط می‌شود، در صورتی که هانتیگ شدید باشد باعث کاهش فشار اواپراتور و در نتیجه آن کاهش ظرفیت برودتی می‌شود. هم‌چنین در اثر این پدیده احتمال برگشت مایع به کمپرسور نیز وجود دارد، که بسیار خطرناک است و ممکن است باعث آسیب جدی به کمپرسور شود.
اما دلیل بروز هانتیگ در شیر انبساط ترموستاتیکی چیست؟ دلایل متفاوتی می‌توانند باعث بروز پدیده هانتیگ شوند که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.
تاخیر زمانی عکس العمل شیر انبساط
همان طور که اشاره کردیم، برای آنکه شیر انبساط بتواند به مقدار لازم باز یا بسته شود، ابتدا باید حباب حرارتی دمای مبرد خروجی از اواپراتور را حس کرده و نسبت به آن عکس العمل نشان دهد یعنی تبخیر یا تقطیر شود، تا فشار دیافراگم شیر متناسب با آن زیاد یا کم شده و شیر تنظیم شود. طی شدن این مراحل فوری و آنی نبوده لذا از هنگامی که مبرد وارد اواپراتور می‌شود، تا زمانی که شیر واکنش متناسب با آن را نشان می‌دهد، مدت زمان قابل توجهی طول می‌کشد. با توجه به این موارد، ممکن است شیر به علت تاخیر در واکنش مکرراً باز و بسته شود، که در این صورت پدیده هانتیگ اتفاق می‌افتد.
سرعت حرکت مبرد در اواپراتور
سرعت بالای حرکت مبرد در اواپراتور نیز می‌تواند باعث ایجاد یا تشدید هانتیگ شود. مایع مبرد ورودی به اواپراتور به علت سرعت نسبتاً بالای خود، به صورت موجی حرکت می‌کند که این نوع حرکت باعث می‌شود که قسمتی از اواپراتور با مایع پر شده و خروجی کاملاً در فاز گازی نباشد. به عبارتی دیگر مبرد به طور کامل تبخیر نشده و قسمتی از آن به شکل مایع از اواپراتور خارج می‌شود.
پیش‌گیری از هانتیگ
با رعایت موارد زیر می‌توان از پدیده هانتیگ در شیر انبساط ترموستاتیکی پیش‌گیری کرده و یا حداقل شدت آن را کاهش داد:
- انتخاب شیر انبساط با ظرفیت مناسب، شیر انبساط با ظرفیت بیشتر پدیده هانتیگ را تشدید می‌کند
- استفاده از شیرهای انبساط با حباب حرارتی از نوع cross-charged
- طراحی مناسب اواپراتور از نظر یکنواختی جریان هوا و مبرد و وجود پخش‌کن‌های مناسب
- انتخاب لوله مکش با سایز مناسب
- انتخاب محل نصب مناسب برای حباب حرارتی شیر انبساط
- انتخاب محل نصب مناسب برای متعادل کننده خارجی
- تنظیم صحیح سوپرهیت، معمولاً سوپرهیت کمتر باعث افزایش هانتیگ می‌شود
جمع بندی
پدیده هانتیگ یا باز و بسته شدن مکرر شیر انبساط ترموستاتیکی، یکی از معزلاتی است که در صورت بروز علاوه بر آنکه باعث کاهش ظرفیت سیستم برودتی شده، در مواردی ممکن است آسیب جدی به کمپرسور وارد کند. در این مقاله ضمن آشنایی کامل با این پیده به چند راه‌کار برای جلوگیری یا کاهش شدت پدیده هانتیگ اشاره کردیم. امیدواریم این مقاله مورد توجه شما قرار گرفته باشد.
