همان‌طور که می‌دانیم سیستم تبرید از چهار دستگاه اصلی تشکیل می‌شود، کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساط. اواپراتور که نقش جذب کننده گرما را دارد، نوعی مبدل حرارتی است. در این مقاله می‌خواهیم با اواپراتورها و انواع آنها و همچنین روش کارشان بیشتر آشنا شویم، پس با ما همراه باشید.

سیکل تبرید

برای آنکه با نقش اواپراتور بیشتر آشنا شویم بهتر است مروری داشته باشیم بر سیکل تبرید تراکمی. در این سیکل ابتدا گاز مبرد وارد کمپرسور شده،‌ و فشارش افزایش می‌یابد، سپس وارد کندانسور شده حرارت خود را به محیط بیرون می‌دهد و تبدیل به مایع می‌شود، در مرحله بعد با عبور از شیر انبساط، افت فشار پیدا کرده و دمای تبخیرش پایین می‌آید و آماده ورود به اواپراتور می‌شود. اینجاست که گرما جذب شده و عمل سرد سازی انجام می‌شود. مبرد با ورود به اواپراتور با سیال دیگری که قرارست سرد شود (در سردخانه هوا، در چیلر آب)، تبادل حرارت انجام می‌دهد، به عبارت دقیق‌تر گرمای آن سیال را می‌گیرد و خود بخار می‌شود.

برای آشنایی بیشتر با روش کاری سیکل تبرید تراکمی مقاله مربوطه را مطالعه کنید.

اواپراتور

اواپراتور، که معنی آن تبخیرکننده است،‌ نوعی مبدل حرارتی است. مبدل حرارتی وسیله‌ای است که باعث انتقال حرارت بین دو سیال می‌شود، بدون آنکه آن دو با هم ترکیب شوند یا تماس فیزیکی داشته باشند. ساختار مبدل‌های حرارتی به گونه‌ای است که روند تبادل حرارت را تسریع می‌کند. اواپراتور و کندانسور هر دو نوعی مبدل حرارتی هستند، ولی هدف از  تبادل حرارت در آنها متفاوت است.

برای توضیح بیشتر یک کولر‌ گازی را درنظر بگیرید. همان طور که گفته شد گاز مبرد قرار است با تبخیر شدن، گرمای محیط اتاق را جذب کند تا دمای اتاق کم شود. اما نمی توان گاز مبرد را در هوای اتاق آزاد کرد چرا که دیگر امکان جمع آوری آن وجود نخواهد داشت و همچنین گاز مبرد سمی است، پس نیاز به وسیله‌ای خواهیم داشت که مبرد بدون آنکه با هوا مخلوط شود، بتواند گرمای آن را جذب کند. این وسیله همان اواپراتور است.

اواپراتورها بر حسب طراحی‌های متفاوت می‌توانند بین مبرد و هوا، و یا بین مبرد و یک مایع دیگر مثل آب تبادل حرارت برقرار کنند. در ادامه با انواع طراحی‌های مبدل‌های حرارتی آشنا می‌شویم.

مشاهده قیمت و مشخصات فنی انواع اواپراتور

اواپراتور هوایی

همان‌طور که از اسمشان بر می‌آید، این نوع اواپراتورها برای سرد‌کردن هوا طراحی شده‌اند. ساختمان آن‌ها متشکل است از لوله‌های مارپیچ که معمولاً از جنس مس هستند و صفحاتی بسیار نازک از جنس آلومینیوم که به آنها فین می‌گویند، وظیفه فین افزایش نرخ انتقال حرارت است. و در نهایت یک فن که هوا را در لابه لای فین می‌دمد. با دمیدن فن، هوای گرم در لابه‌لای فین‌ها که در میان آن‌ها لوله‌های مسی وجود دارند، جریان می‌یابد. داخل لوله‌ها نیز مبرد وجود دارد.

به این ترتیب حرارت هوا به مبرد منتقل شده و باعث تبخیر آن می‌شود، از سمت دیگر هوای سرد شده به داخل فضای اتاق وارد می‌شود. علت مارپیچی بودن لوله‌های مسی آن است که انتقال حرارت فرایندی کند و زمان بر است، به‌طوری که باید طول لوله‌ها بلند باشد تا تمام مبرد تبخیر شود. لذا لوله‌هایی با طول زیاد را به شکل مارپیچ می‌سازند تا حجم فضای اشغال شده کمتر باشد. فین‌ها نیز فرایند انتقال حرارت را تسریع می‌کنند.

موارد کاربرد این مدل‌ها در پکیج هواساز و سردخانه‌ها می‌باشد.

اواپراتور پوسته لوله‌ای

این نوع از اواپراتورها برای سردسازی مایعات طراحی شده‌اند، بطوری که دو لوله دو جریان را به شکلی در مجاورت هم قرار می‌دهند که بدون اختلاط، تبادل حرارت صورت گیرد.  ساختمان این نوع از مبدل‌های حرارتی شامل یک پوسته است که مانند یک مخزن عمل می کند و داخل آن لوله‌های مارپیچی قرار گرفته اند. یک سیال (مثلاً آب) از یک سمت پوسته وارد شده و با عبور از مجاورت لوله‌ها از سمت دیگر آن خارج می‌شود. سیال دیگر نیز (مثلاً مبرد) از یک سمت وارد لوله‌ها شده و سمت دیگر آن خارج می‌شود، به این ترتیب دو جریان با در مجاورت هم قرار گرفتن، بدون ترکیب شدن، تبادل گرما می‌کنند. معمولاً برای کنترل جریان داخل پوسته از دیواره‌هایی استفاده می‌شود که به آن سپرک یا بافل می‌گویند.

جهت جریانات در مبدل‌های پوسته لوله‌ای برای افزایش نرخ انتقال حرارت، در خلاف همدیگر است.

از این نوع اواپراتورها برای خنک‌کاری مایعات در سیستم‌هایی مثل تهویه مطبوع و یا سیستم‌های خنک‌سازی نیروگاه‌ها استفاده می‌شود.

اواپراتور پلیت (صفحه‌ای)

یکی دیگر از انواع مبدل‌های حرارتی، نوع صفحه‌ای آن است. دلیل نام گذاری آن‌ها استفاده از چندین صفحه نازک برای تبادل حرارت است. در این مبدل‌ها جریانات دو سیال با ورود به اواپراتور حرارت خود را از طریق صفحات به یکدیگر منتقل می‌کنند و از سمت دیگر خارج می شوند. معمولاً اوپراتورهای صفحه‌ای دارای راندمان بالاتری نسبت به اوپراتور‌های پوسته و لوله هستند، اما افت فشار بیشتری ایجاد می‌کنند. مبدل صفحه‌ای دارای دو نوع اتصال جوشی و رزوه‌ای است که معمولاً محل اتصال مبرد گاز از نوع جوشی و محل اتصال آب از نوع رزوه‌ای است.

اواپراتور Bare Tube

این مدل از ساده‌ترین نوع اواپراتورهاست. تنها یک لوله معمولاً مسی به شکل مارپیچ با عبور مبرد از داخل خود گرمای فضای اطراف را جذب می‌کند. طراحی ساده و قیمت کم این مبدل‌های حرارتی دلیل محبوبیت آنهاست. از موارد استفاده‌ی آن‌ها می‌توان به یخ‌ساز صنعتی، خنک‌کاری مایعات جهت ذخیره انرژی و یا سردخانه‌های بدون فن اشاره کرد.

اواپراتور صفحه‌ای تخت (stamped or plate surface evaporator)

این مدل از اواپراتورها مشابه مدل Bare Tube  هستند با این تفاوت که لوله‌ها از میان یک صفحه عبور می کنند. وجود این صفحه باعث افزایش نرخ انتقال حرارت می‌شود. کاربرد این مدل از مبدل های حرارتی در یخچال‌های خانگی و فروشگاهی می‌باشد.

جمع‌بندی

در این مقاله با انواع اواپراتور و انواع مختلف آن آشنا شدیم. اواپراتور یا تبخیر کننده وسیله اصلی در جذب حرارت و سرماسازی است. در طراحی‌های آن همواره دو موضوع مدنظر است. ابتدا آنکه دو سیال با‌ هم ترکیب نشوند و همزمان میزان نرخ انتقال گرما حداکثر میزان ممکن باشد. در طراحی اواپراتور های برودتی بسیار مهم است که مبرد در هنگام خروج از آن به طور کامل تبخیر شده باشد، زیرا وجود مایع در خط مکش برای کمپرسور مضر است، لذا اواپراتور را به گونه‌ای انتخاب می‌کنند که دمای گاز خروجی از آن بیشتر از دمای تبخیر مبرد باشد، که اصطلاحاً به آن سوپرهیت گویند.

امیدواریم که این مقاله مورد توجه شما قرار گرفته باشد، جهت مشاوره در خصوص خرید انواع اواپراتورها، از بهترین برندهای موجود با کارشناسان فروش ما تماس حاصل فرمایید.