اواپراتور از لغت انگلیسی Evaporate گرفته شده که سیال مایع با عبور از آن، از حالت مایع به حالت گاز تغییر فاز می‌دهد. این عملیات با گرماگیری از سیال در اواپراتور انجام می‌شود. اواپراتور بخشی از سیستم تبرید است که به جذب حرارت محیط اطراف می‌پردازد و از این حرارت برای جوشاندن و سپس بخار کردن مبرد مایعی که درون دستگاه در جریان است استفاده می‌کند. این قطعه در بسیاری از صنایع و در دستگاه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. از جمله این صنایع می‌توان به صنعت مواد غذایی و سیستم‌های تهویه مطبوع اشاره کرد.
سیستم‌های تهویه مطبوع با روش سیکل تبرید به سردسازی محیط می‌پردازند. یکی از ارکان چهارگانه سیکل تبرید، اواپراتور است. تغییرات فازی مبرد یکی از مهم‌ترین بخش‌های اصلی عملکرد سیستم‌های تهویه مطبوع است و اواپراتورها در این زمینه نقش بسیار کلیدی دارند. در تصویر زیر شماتیک سیکل تبرید تراکمی را مشاهده می‌کنید:
مطالب مرتبط: روش‌های تهویه مراکز داده (Data Center)
همان‌طور که ذکر شد، وظیفه اواپراتور تبدیل حالت سیال از مایع به گاز می‌باشد. اواپراتور در یک سیکل تبرید تراکمی بعد از شیر انبساط یا لوله مویین قرار می‌گیرد. وظیفه شیر انبساط کاهش فشار مبرد موجود در سیکل تبرید است. با کاهش فشار، نقطه جوش ماده نیز پایین می‌آید. مبردی که بعد از عبور از شیر انبساط دارای فشار بسیار پایینی می‌باشد، وارد لوله‌های پرپیچ‌وخم اواپراتور می‌شود. اواپراتور با در مجاورت قراردادن غیرمستقیم این مبرد و سیال دیگر (آب یا هوا) گرما را از محیط موردنظر گرفته و به مبرد درون لوله منتقل می‌کند و باعث تغییر فاز یا تبخیر مبرد می‌شود. سپس مبرد تبخیر شده وارد کمپرسور می‌شود. کمپرسور با افزایش دما و متراکم کردن مبرد گازی، آن را به گاز سوپرهیت در فشار بالا تبدیل می‌کند. در مرحله بعدی مبرد وارد کندانسور می‌شود. کندانسور، مبرد گازی را در حالت بخار سوپرهیت دریافت می‌کند که در فرآیند کندانس با گرفتن گرما از مبرد، آن را به مایع تبدیل می‌کند.
در واقع در یک سیکل تبرید تراکمی، اواپراتور مرحله آخر و تکمیل‌کننده سیکل سرمایش می‌باشد. اواپراتورها به دو صورت محیط را خنک می‌کنند. در روش اول هوا مستقیماً از روی کویل اواپراتور عبور داده شده و گرمای خود را به مبرد درون اواپراتور می‌دهد و خنک می‌شود. از این روش در کولرهای گازی، روفتاپ پکیج‌ها، داکت‌اسپلیت‌ها و … استفاده می‌شود. در تصویر زیر نمونه‌ای از اواپراتور هوایی را مشاهده می‌کنید:
در روش دوم این قطعه مستقیماً هوا را خنک نمی‌کند، ابتدا ماده‌ای را خنک کرده و سپس آن ماده با عملیاتی محیط را خنک می‌کند. برای مثال در چیلر، اواپراتور آب را خنک می‌کند و سپس این آب سرد شده بعد از پمپاژ به فن‌کویل یا هواساز با انتقال حرارت اجباری (توسط فن) باعث خنک‌سازی هوا می‌شود.
اواپراتورها عموماً در دو نوع زیر دسته‌بندی می‌شوند:
- اواپراتورهای صفحه‌ای (PLATED)
- اواپراتورهای پوسته‌ولوله (SHELL & TUBE)
اواپراتورهای صفحه‌ای (PLATED)
این نوع از اواپراتورها از تعداد زیادی صفحات موازی کنار هم تشکیل شده‌اند که یکی در میان، درون این صفحات مبرد و آب قرار دارد. به دلیل انتقال حرارت بالا بین صفحات، عملیات گرماگیری از آب و تبخیر مبرد در این نوع از اواپراتورها به‌راحتی انجام می‌شود. اواپراتورهای صفحه‌ای به دلیل ابعاد کوچک‌تر، کارایی بالاتر و البته در ظرفیت یکسان دارای قیمت مناسب‌تر نسبت به انواع دیگر، امروزه بسیار مورد توجه چیلرسازان مخصوصاً در اروپا می‌باشند. البته در ظرفیت‌های بسیار بالا نمی‌توان از این اواپراتورها در چیلر استفاده کرد. رسوب‌گذاری بیشتر و احتمال ترکیدگی از ویژگی‌های منفی این نوع از اواپراتور می‌باشد. در تصویر زیر یک نمونه اواپراتور صفحه‌ای را مشاهده می‌کنید.
اواپراتورهای پوسته‌ولوله (SHELL & TUBE)
این اواپراتورها نسبت به اواپراتورهای صفحه‌ای دارای ابعاد بزرگ‌تر، راندمان کمتر، قیمت بالاتر، فشار کاری بالاتر، ضریب اطمینان و خرابی کمتر و همچنین دارای ظرفیت‌های تولیدی بالاتری می‌باشند. عموماً در چیلرهای تولید داخل از این نوع اواپراتور استفاده می‌شود. در شکل زیر شماتیک اواپراتور پوسته‌ولوله را مشاهده می‌کنید:
مطابق با تصویر بالا، حرکت آب درون پوسته توسط بافل‌های (نیم‌صفحات عمودی) موجود به‌صورت مارپیچ انجام می‌شود که باعث افزایش انتقال حرارت می‌شود.
اواپراتور پوسته‌ولوله خود دارای انواعی است که می‌توان از نوع ساده، دولوله، DX، غرقابی (Flooded) و Full Falling Film نام برد.
اواپراتور پوسته‌ولوله نوع DX
متداول‌ترین اواپراتور پوسته‌ولوله در ایران از نوع DX یا انبساط مستقیم می‌باشد. در این اواپراتور، آب در پوسته و مبرد در لوله‌ها جریان دارد. این لوله‌ها درون همان پوسته اواپراتور قرار دارند و در مجاورت یکدیگر انتقال حرارت داده و باعث خنک شدن آب می‌شوند. به بیان ساده، هر اواپراتور پوسته‌ولوله از تعدادی لوله که توسط یک پوسته بیرونی احاطه شده تشکیل می‌شود.
تفاوت اواپراتور DX و Flooded در محل قرارگیری آب و مبرد می‌باشد. در اواپراتورهای DX، آب درون لوله‌ها و مبرد درون پوسته قرار دارد. مبرد درون این لوله‌ها در جریان است، اما در اواپراتور غرقابی یا Flooded، مبرد ابتدا به حالت مایع و مقدار اندکی گاز به داخل لوله‌های اواپراتور وارد می‌شود و آب نیز در پوسته قرار دارد. تبادل حرارت بین این دو سیال باعث گرفتن گرمای آب و تبخیر شدن مبرد می‌شود و این تبادل حرارت ادامه پیدا می‌کند تا زمانی که مبرد کاملاً به حالت گاز دربیاید.
معمولاً تبدیل همه مبرد به گاز در نزدیکی انتهای خروجی اواپراتور اتفاق می‌افتد، با این حال برای اطمینان از خروج مبرد به‌صورت گاز کامل، مبرد حدود ۱۰ درجه فارنهایت سوپرهیت می‌شود. این اندازه‌گیری توسط تجهیزات کنترلی تعبیه‌شده بر روی اواپراتور انجام می‌شود.
بازده اواپراتورهای نوع DX نسبتاً کمتر از نوع غرقابی است. از مزایای این اواپراتور می‌توان به شارژ مبرد بسیار کمتر و در نتیجه قیمت پایین‌تر نسبت به نوع غرقابی، حساسیت دمایی پایین‌تر و احتمال کمتر یخ زدن آب در آن اشاره کرد. این نوع از اواپراتورها متداول‌تر هستند. از معایب این اواپراتورها می‌توان به رسوب‌زدایی سخت‌تر به دلیل وجود بافل‌ها اشاره کرد. همچنین نیاز به سوپرهیت مبرد بعد از خروج از اواپراتور و قبل از ورود به کمپرسور می‌باشد. این اواپراتورها دارای راندمان پایین‌تر بوده و در صورت عملکرد نادرست شیر انبساط، احتمال برگشت مایع به کمپرسور وجود دارد.
اواپراتور پوسته‌ولوله نوع Flooded
روش کار اواپراتور غرقابی درست بر خلاف اواپراتور DX می‌باشد. در این اواپراتور مبرد به‌صورت مایع در پوسته قرار داشته و آب درون لوله‌ها جریان می‌یابد. به دلیل سطح زیاد انتقال حرارت بین مبرد و آب در این اواپراتور، انتقال حرارت بالایی اتفاق افتاده و راندمان آن بسیار بالاتر است. در این نوع از اواپراتور، مقدار شارژ مبرد حدود ۵۵ تا ۶۵ درصد از حجم مؤثر کل پوسته را دربرمی‌گیرد و نیاز به مقدار مبرد بیشتری دارد. این مبرد پس از انتقال حرارت با آب درون لوله‌ها به سمت دهانه خروجی که در آن یک جداکننده مایع برای گرفتن قطرات مبرد تعبیه شده است حرکت کرده و از اواپراتور خارج می‌شود.
از مزایای اواپراتورهای غرقابی می‌توان به راندمان بالاتر نسبت به اواپراتور DX، جلوگیری از ورود مایع به کمپرسور و اسیدشویی ساده‌تر به دلیل عدم وجود بافل‌ها اشاره کرد. همچنین در صورت عملکرد نامناسب شیر انبساط در کنترل مبرد، به دلیل ساختار اواپراتور غرقابی امکان ورود مایع به کمپرسور وجود ندارد و بدین‌طریق از کمپرسور محافظت به عمل می‌آید. از این اواپراتورها در چیلرهای با ظرفیت بالاتر استفاده می‌شود. در این نوع اواپراتورها از شیر انبساط ترموستاتیکی نمی‌توان استفاده کرد. البته حساسیت دمایی بالایی دارند و امکان یخ زدن آب وجود دارد. در تصویر زیر شماتیک اواپراتور غرقابی را مشاهده می‌کنید.
علاوه بر نیاز به مقدار مبرد بیشتر، مشکل در بازگشت روغن به کمپرسور در اثر ته‌نشین شدن آن در قسمت پوسته اواپراتور از معایب اواپراتورهای Flooded می‌باشد. به همین دلیل مناسب‌ترین نوع کمپرسور مورد استفاده در چیلرهای دارای اواپراتور Flooded، کمپرسورهای توربوکر (TURBOCOR) می‌باشند.
نوع دیگری از اواپراتورها که به‌صورت گسترده در دستگاه‌های اسپلیت، داکت‌اسپلیت، روفتاپ و … به کار گرفته می‌شود، همان کویل DX موجود در دستگاه‌های مذکور می‌باشد. در این نوع اواپراتور، سیال خنک‌شونده فقط هوا بوده و قابلیت خنک کردن آب را ندارد. در شکل زیر نمونه‌ای از کویل DX که نقش اواپراتور در سیکل تبرید را ایفا می‌کند نشان داده شده است.
شرکت مهندسی و مشاوره صنایع مبتکران گلدیران با برند Gplus (جی‌پلاس)، به‌عنوان نماد تولید داخلی در زمینه محصولات تهویه مطبوع و نماینده برندهای معتبر جهانی همچون LG (ال‌جی)، Midea (مایدیا)، Clint (کلینت) و Rhoss (راس)، به شما این امکان را می‌دهد تا کیفیت هوای داخل منزل یا محل کار خود را به بهترین نحو بهبود بخشید. متخصصین تهویه مطبوع مبتکران گلدیران، با تعهد به کیفیت و ایمنی، در تمام مراحل انتخاب، نصب و نگهداری همراه شما هستند. فرقی نمی‌کند که به دنبال یک تصفیه‌کننده هوا باشید یا یک سیستم پیشرفته تهویه مطبوع؛ ما اینجا هستیم تا با ارائه راهکارهای مؤثر، محیطی راحت و ایمن برای خانواده شما فراهم کنیم.
با تکمیل فرم مشاوره خرید آنلاین یا تماس با شرکت مهندسی و مشاوره صنایع مبتکران گلدیران می‌توانید از خدمات مشاوره رایگان ما بهره‌مند شوید.
بدون دیدگاه