انتخاب مبرد نقش مهمی در طراحی ، کارآیی و عملکرد سیستم های تبرید به ویژه در رابطه با کندانسور دارد. به عنوان یکی از مهمترین مؤلفه های یک چرخه یخچال ، خازن کارآیی مستقیم بر عملکرد کلی سیستم تأثیر می گذارد. مبردهای مختلف دارای خواص ترمودینامیکی مختلف هستند که می تواند در نحوه عملکرد و طراحی کندانسور تأثیر بگذارد.
خواص ترمودینامیکی مبردها
هر مبرد دارای خواص ترمودینامیکی منحصر به فرد ، از جمله نقطه جوش آن ، گرمای خاص ، گرمای نهان تبخیر و رابطه فشار دما است. این خواص تعیین می کند که مبرد چقدر کارآمد می تواند گرما را جذب کرده و آن را در کندانسور منتقل کند. به عنوان مثال ، مبردهای دارای نقاط جوش کمتری نیاز به یک منطقه تبادل حرارت بزرگتر در کندانسور دارند ، زیرا آنها باید گرمای بیشتری را آزاد کنند زیرا از گاز به مایع تغییر می کنند.
طراحی کندانسور باید این خصوصیات را در خود جای دهد ، اطمینان حاصل کند که گرما به طور موثری از مبرد به محیط اطراف ، چه از طریق هوا و چه از آب ، منتقل می شود. به عنوان مثال ، مبرد با گرمای نهان بالاتر از تبخیر ، انرژی بیشتری را در حین تراکم آزاد می کند و به یک کندانسور نیاز دارد که بتواند بارهای حرارتی بیشتری را تحمل کند. در مقابل ، مبردهای با گرمای نهفته کمتر ممکن است برای حفظ کارآیی نیاز به دوچرخه سواری مکرر یا سطح سطح کندانسور افزایش یافته داشته باشد.
خصوصیات فشار و دما
خصوصیات فشار دمای مبرد به طور مستقیم بر طراحی و عملکرد کندانسور تأثیر می گذارد. مبردهای مختلف در مرحله تراکم با فشارها و درجه حرارت های مختلف کار می کنند. به عنوان مثال ، مبرد مانند R-134A در مقایسه با R-22 با فشارهای پایین تر عمل می کند ، که بر رتبه های فشار و نیازهای استحکام اجزای کندانسور تأثیر می گذارد.
مبردهای دارای فشارهای عملیاتی بالاتر به کندانسورهایی نیاز دارند که برای مقاومت در برابر آن فشارها طراحی شده اند. این ممکن است به استفاده از مواد قوی تر ، دیوارهای ضخیم تر یا مهر و موم های قوی تر منجر شود تا اطمینان حاصل شود که کندانسور تحت فشار شکست نمی خورد. علاوه بر این ، دمایی که در آن یک تراکم مبرد می تواند بر انتخاب مواد برای سطوح تبادل گرما تأثیر بگذارد. مبردهای با درجه حرارت بالا ممکن است به کندانسارهای ساخته شده از مواد مقاوم در برابر گرما نیاز داشته باشند تا از تخریب به مرور زمان جلوگیری کنند.
ملاحظات زیست محیطی
در سالهای اخیر ، تأثیرات زیست محیطی مبردها در طراحی سیستم یخچال مورد توجه مهمی قرار گرفته است. انتقال از مبردهای تخلیه ازن مانند R-22 به گزینه های سازگار با محیط زیست مانند HFC-134A ، HFOS و مبردهای طبیعی (به عنوان مثال ، CO2 ، آمونیاک و هیدروکربن ها) باعث تغییر در طراحی کندانسور شده است.
برخی از مبرد ها ، مانند CO2 ، با فشارهای بسیار بالاتر عمل می کنند و به کندانسورهای تخصصی که برای مقاومت در برابر این فشارهای عملیاتی بالا ساخته شده اند ، نیاز دارند. در مقابل ، مبردهای طبیعی مانند آمونیاک ، که بسیار کارآمد هستند و از پتانسیل گرم شدن کره زمین کم (GWP) برخوردار هستند ، نیاز به کندانسارها از مواد مقاوم در برابر خوردگی دارند ، زیرا آمونیاک خورنده تر از مبردهای مصنوعی است.
نیاز به مبردهای سازگار با محیط زیست ، نوآوری در مواد و طرح های کندانسور است. به عنوان مثال ، استفاده از مواد با دوام تر و مقاوم در برابر خوردگی ، مانند فولاد ضد زنگ و روکش های تخصصی ، در کندانسورهایی که از من از تعویض طبیعی یا کم GWP استفاده می کنند ، شیوع بیشتری پیدا می کند. این همچنین به افزایش طول عمر کندانسور کمک می کند و نیاز به تعمیر و نگهداری و تعویض را کاهش می دهد.
سطح سطح کندانسور و راندمان انتقال حرارت
انتخاب مبرد همچنین بر راندمان انتقال حرارت در کندانسور تأثیر می گذارد. مبردهای مختلف ظرفیت های مختلفی برای انتقال گرما دارند. به عنوان مثال ، یک مبرد با هدایت حرارتی بالا می تواند گرما را به طور کارآمدتر منتقل کند ، به طور بالقوه امکان می دهد یک کندانسور کوچکتر با سطح سطح کاهش یافته باشد. از طرف دیگر ، مبردهای دارای هدایت حرارتی پایین تر به مناطق بزرگتر یا طرح های تبادل حرارت افزایش یافته نیاز دارند تا همان سطح اتلاف گرما را حفظ کنند.
سطح سطح کندانسور به طور مستقیم با بار گرما و توانایی مبرد در چگالی کارآمد مرتبط است. مساحت بیشتر امکان تبادل گرمای بهتر را فراهم می کند و منجر به خنک کننده کارآمدتر می شود. با این حال ، کندانسورهای بزرگتر نیز به فضای و مواد بیشتری احتیاج دارند که می تواند هزینه ها را افزایش دهد. بنابراین ، انتخاب مبرد بر تعادل بین اندازه کندانسور ، هزینه های مواد و راندمان انرژی تأثیر می گذارد.
تأثیر بر روی مواد کندانسور و دوام
خصوصیات شیمیایی مبرد ، مانند خوردگی و تعامل آن با سایر مواد ، همچنین بر طراحی و انتخاب مواد برای کندانسور تأثیر می گذارد. برخی از مبرد ها از نظر شیمیایی تهاجمی تر از سایرین هستند و کندانسور باید از موادی ساخته شود که می توانند در برابر خوردگی یا تجزیه شیمیایی در طول زمان مقاومت کنند. به عنوان مثال ، مبرد هایی مانند آمونیاک خورنده تر هستند و ممکن است نیاز به کندانس ها از فلزات مقاوم در برابر خوردگی مانند فولاد ضد زنگ یا مس مخصوص پوشش داده شده داشته باشند.
برای مبردهای با خوردگی کمتر ، مواد استاندارد مانند مس یا آلومینیوم ممکن است کافی باشد. با این حال ، استفاده از موادی که می توانند در برابر خصوصیات شیمیایی مبرد نه تنها طول عمر کندانسور را افزایش دهند بلکه نیاز به تعمیرات مکرر یا تعویض را نیز کاهش می دهد. علاوه بر این ، ورود برخی از مبردهای خاص به بازار منجر به بهبود پوشش های کندانسور و تیمارهای سطحی برای تقویت مقاومت در برابر خوردگی ، به ویژه برای کاربردهای در فضای باز و دریایی شده است.
طراحی سیستم و بهینه سازی
انتخاب مبرد همچنین بر نحوه طراحی و بهینه سازی کل سیستم تبرید تأثیر می گذارد. به عنوان مثال ، سیستم هایی با استفاده از مبرد با فشار بالاتر مانند CO2 ممکن است علاوه بر کندانسور ، به کمپرسورهای قوی تر ، لوله کشی و سایر اجزای دیگر نیز نیاز داشته باشند. در مقابل ، مبردهای با فشارهای کمتری ممکن است به انواع کمپرسور یا تنظیمات مختلف در اندازه و عملکرد کندانسور نیاز داشته باشند.
علاوه بر این ، مبردهای دارای نقاط جوش کمتری یا بالاتر می توانند بر کارایی کلی سیستم تأثیر بگذارند. یک سیستم تبرید با استفاده از مبرد با نقطه جوش بالاتر ممکن است به یک کندانسور بزرگتر نیاز داشته باشد تا به همان سطح عملکردی برسد که از مبرد با نقطه جوش پایین تر استفاده می کند. این می تواند بر طراحی کندانسور تأثیر بگذارد و به انرژی بیشتری برای گردش مبدله از طریق سیستم یا مساحت سطح بزرگتر برای تبادل گرما نیاز دارد.
عملکرد در آب و هوای مختلف
مبرد ها همچنین در شرایط مختلف محیطی متفاوت رفتار می کنند ، که این امر بر نحوه عملکرد کندانسور تأثیر می گذارد. به عنوان مثال ، برخی از مبرد ها در آب و هوای گرم کارآمدتر هستند ، در حالی که برخی دیگر ممکن است در محیط های خنک تر عملکرد بهتری داشته باشند. در آب و هوای گرم ، کندان های خنک کننده هوا ممکن است کمتر مؤثر باشند زیرا دمای محیط به دمای مورد نیاز برای متراکم کردن مبرد نزدیک است. در این حالت ، مبردهای با دمای تراکم پایین تر یا کندانسورهای خنک شده با آب ممکن است گزینه ای کارآمدتر باشند.
در آب و هوای سردتر ، مبرد هایی که فشارهای تراکم بالاتری دارند ممکن است برای حفظ دیفرانسیل دما لازم برای تبادل گرما ترجیح داده شوند. کندانسورها باید با در نظر گرفتن آب و هوای محلی و رفتار مبرد در دماهای مختلف ، برای بهینه سازی عملکرد مبرد در شرایط خاص محیطی طراحی شوند. $ $
