یخچال چگونه کار می‌کند؟ سیکل تبرید

یخچال چگونه کار می‌کند؟ توضیحی مختصر و تخصصی درباره‌ی عمل‌کرد داخلی یخچال با نمودار جزئیات

عناصر یخچال چیست؟

یخچال ها با فرآیند تبخیر کار می کنند. با فشرده سازی مبرد (گاز یخچال)، یخچال ها هوای خنک ایجاد می کنند که سپس برای تازه نگه داشتن مواد غذایی این هوای خنک در یخچال های جدید توسط فن به گردش در می آید. برای کمک به درک نحوه عملکرد یخچال، عناصر کلیدی یخچال را در زیر توضیح داده‌ایم. برای کسب اطلاعات بیشتر، لطفا مقاله اختصاصی ما را با عنوان “چگونه یخچال کار می کند؟” بخوانید.

( مبرد ) گاز یخچال

مبرد نقش مهمی در خنک کردن یخچال دارد. برای ایجاد دمای سرد، مبرد سیال در حین گردش در بخش‌های مختلف از حالت مایع به گاز تبدیل می‌شود.

ترموستات

یخچال فریزرها قدیمی دارای ترموستات هستند که دمای یخچال را کنترل می کند. ترموستات دارای یک لوله نازک به نام بلو است که حاوی گاز بی اثر است. لوله بلو با تغییر دما منبسط یا منقبض می شود و کمپرسور را خاموش و روشن می کند.

یخچال فریزر های جدید بدون برفک دارای برد مدار کنترل الکترونیکی و سنسور دما برای کنترل دما و چرخه یخ زدایی اواپراتور فریزر هستند.

روغن کمپرسور

برای محافظت از کمپرسور در برابر سایش بیش از حد، کمپرسور یخچال ها حاوی روغن هستند. این روغن به طور ویژه برای روانکاری کمپرسور دستگاه، محافظت و افزایش طول عمر آن ساخته شده است.

کمپرسور

کمپرسور قلب یخچال است، مبرد (گاز یخچال) را در اطراف سیستم فشرده و پمپ می‌کند تا گاز به گردش درآید و عملیات خنک سازی انجام شود.

موتور فن اواپراتور

موتور فن اواپراتور که در نزدیکی بالای اواپراتور فریزر قرار دارد، هوای سرد را در داخل فریزر پخش می کند. برخی از یخچال ها دارای موتور فن برای گردش هوا داخل یخچال نیز هستند.

موتور فن کندانسور

همه یخچال ها دارای موتور فن کندانسور نیستند. معمولاً وسایل بزرگتر آنها را نصب می کنند. هدف موتور فن کندانسور کمک به دفع گرمای تولید شده از فرآیند تبرید است.

یخچال و فریزر (همچنین کولر گازی و دیگر لوازمی که سرما ایجاد می‌کنند) از اصول سردسازی (تبرید) پایه برای گرفتن گرما از هوا استفاده می‌کنند. برای گرفتن گرما از هوا، کمپروسور با فشار مبرد (مایع خنک‌کننده) را از طریق لوله‌های مسی (لوله مویی یا شیر انبساط) بین کنداسور و کویل اواپراتور جابجا می‌کند. هر دوی این‌ها در یخچال قرار دارند.

چرخش این مبرد در این سیستم بسته «پلمپ شده» خنک‌سازی پیوسته را ایجاد می‌کند که مبرد از مایع فشار و دمای بالا به گاز فشار و دمای پایین تبدیل شده و سپس برمی‌گردد و گرما را جذب می‌کند.

تعریف تبرید:

به فرایند تولید سرما از طریق انتقال حرارت، تبرید می‌گویند.

شرح سیستم: در کلیه سیستم‌های سردکننده تراکمی از وجود یک نوع ماده سرم‌ازا مبرد در یک مدار بسته نفوذناپذیر استفاده می‌شود.

در این سیستم‌ها عمل سردکردن به طور پیوسته و متوالی انجام می‌گیرد. تکرار یک سری عملیات یکنواخت را یک سیکل می‌نامند.

تمام سردکننده‌ها براساس یک سیکل معین عمل می‌کنند. در سردکردن با عملیات مکانیکی از یک کمپرسور برای متراکم کردن گازی استفاده می‌شود و به این ترتیب سیکل حاصله را سیکل تراکمی و گاهی سیکل تراکم تبخیری می‌نامند.

بکار بردن نام سیستم تراکم تبخیری به این علت است که عمل تراکم بخار و تبدیل آن به مایع سرمازا بوسیله کمپرسور و کندانسور انجام می‌گردد و به این ترتیب انتقال انرژی حرارتی حاصل می‌شود.

ماده سرما زا در یک قسمت از سیکل حرارت محیط خود را جذب کرده و در قسمت دیگر آن را دفع می‌کند. به عبارت دیگر کمپرسور گاز سرمازا را در وضعیتی قرار می‌دهد که حرارتی را که قبلا و از محیطی با فشار کم جذب کرده بود پس بدهد.

چون کمپرسور حرارت را از محیطی به محیط دیگر انتقال می‌دهد به آن پمپ حرارتی نیز می‌گویند.

یک سیستم سردکننده از یک قسمت فشار قوی و یک قسمت فشار ضعیف تشکیل شده است که حرارت از سمت فشار ضعیف گرفته می‌شود و در سمت فشار قوی دفع می‌شود.

قسمت فشار ضعیف:

در سیکل ماده مبرد یک دوره(سیکل کامل) را مرتبا تکرار می‌نماید. به این ترتیب که از شیر انبساط حرکت کرده و به طرف اواپراتور می‌رود و بعد از طریق لوله مکش کوپرسور به کمپرسور می‌رود از شیر انبساط تا ورودی کمپرسور را قسمت فشار ضعیف گویند مقدار فشار این قسمت به نوع سیستم و دمای ورودی اواپراتور و محیط سرد بستگی کامل دارد.

بایستی در نظر داشت فشار از خروجی شیر انبساط تا کمپرسور ثابت است و این قسمت را قسمت با فشار پا یین یا قسمت فشار ضعیف سیستم می‌نامند و چون اواپراتور به تنهایی مهمترین قسمت از فشار پایین است به این سبب اصطلاح فشار پایین یا ضعیف اغلب به کویل اواپراتور اطلاق می‌شود.

فشار در قسمت پایین گاهی اوقات فشار عقب نیز نامیده می‌شوید.

قسمت فشار زیاد:

کمپرسور-لوله خروج گاز از کمپرسور-کندانسور-مخزن مایع مبرد و لوله حامل مایع مبرد که قسمت باقیمانده از سیستم تبرید می‌باشد به نام قسمت فشار زیاد نامیده می‌شود.

عملا کارتر کمپرسور یا محفظه روغن محتوی گاز با فشار کم است ولی معمولا کمپرسور را جزء قسمت با فشار زیاد محسوب می‌شود. شیر انبساط و کمپرسور در واقع سر حد تقسیم این دو قسمت هستند.

تن تبرید: تن تبرید عبارت است از سرمایی که یک تن یخ ( ۲۰۰۰پوند) در موقع ذوب در مدت  ۲۴ساعت ایجاد می‌نماید.

کندانسینیگ یونیت (کمپرسور- کندانسور- درایر- رسیور- سایت گلاس- تله روغن- مبدل حرارتی)

کمپرسورهای تبرید: کمپرسورها در واقع قلب یک سیستم تبرید هستند زیرا عمل آنها مکش گاز از اواپراتور و رانش به طرف کندانسور می‌باشد.

کمپرسور در قسمت مکش تولید فشار ضعیف و در قسمت خروجی تولید فشار زیاد می‌نماید که این گاز به نوبه خود در کندانسور مایع می‌گردد و به طور مختصر کمپرسور نیروی لازم برای ادامه عمل سیستم را تولید می‌نماید و برای این منظور کمپرسورهای مختلفی به کار رفته است و معمولی ترین این کمپرسورها عبارتند از:

• کمپرسورهای متقارن (پیستونی)
• کمپرسورهای دوار (با تیغه ثابت- با تیغه گردان – پیچی یا حلزونی )
• کمپرسورهای گریز از مرکز (سانتریفوژ)

یک کمپرسور چه طور کارمی کند؟

سوپاپ‌های مکش و رانش توسط دو عمل فشار فنر و فشار گاز بسته نگاهداشته می‌شوند. در موقع عمل برگشت پیستون و با بسته بودن هر دو سوپاپ فشار داخل سیلندر به همان نسبت که حجم افزایش می‌یابد. تنزل می‌کند و موقعی که فشار داخل سیلندر کمتر از فشار زیرین سوپاپ مکش شود اختلاف این دو فشار موجب باز شدن این سوپاپ می‌گردد.

وقتی پیستون پایین می‌آید یعنی در مرحله برگشت پیستون گاز موجود در داخل اواپراتور به طرف سیلندر کمپرسور کشیده شده و موجب زیاد شدن تدریجی حجم گاز در سیلندر می‌شود.

در پایین ترین نقطه حرکت پیستون دیگر فضایی برای زیاد شدن حجم و جریان گاز به داخل مدار وجود ندارد. بنابراین اختلاف فشاری هم وجود نخواهد داشت و فنر سوپاپ مکش را می‌بندد زیرا سیلندر از گاز پر شده است. در موقع عمل بالا رفتن پیستون گاز داخل سیلندر تحت فشار قرار گرفته و متراکم می‌شود و فشار آن از فشار کمی بیشتر از لوله خروجی گاز در بالای سوپاپ فشار می‌رسد این فشار موجب می‌شود که سوپاپ فشار باز شود و بقیه نیروی پیستون تا انتهای سیلندر صرف راندن و تخلیه گاز از طریق سوپاپ می‌گردد.

چون در انتهای عمل رفت پیستون دیگر اختلاف فشاری برای باز نگاهداشتن سوپاپ وجود ندارد در نتیجه فنر سوپاپ را می‌بندد ولی مقدار کمی گاز در آخرین فاصله بین پیستون و سیلندر صفحه سوپاپ باقی می‌ماند و این گاز می‌بایستی در موقع پایین رفتن پیستون و قبل از این که سوپاپ مکش دو مرتبه باز شود انبساط پیدا کند. این عمل در روی دیاگرام کمپرسور نشان داده می‌شود و این دیاگرام می‌تواند توسط دستگاهی بنام تعیین کننده سیکل کمپرسور یا (اندیکاتور) ترسیم نمود.

از دیدگاه تخصصی، گاز سرد توسط کومپرسور از اواپراتور گرفته و سپس به گاز فشار و دمای بالا تبدیل شده و به کنداسور پمپ می‌شود.

در کنداسور، گاز فشار و دما بالا، گرما را به هوای خنکی که اطراف کویل‌های کندانسور حرکت می‌کنند می‌دهد. وقتی این کار انجام شد، گاز دوباره به حالت مایع فشار بالا تبدیل می‌شود که وقتی از ابزار مخصوص (شیر انبساط) عبور می‌کند دوباره به مایع و گاز فشار و دمای کم تبدیل شده و پروسه‌ی سردسازی را دوباره شروع می‌کند. و به این ترتیب در هربار داخل یخچال سردتر و سردتر می‌شود.

قسمت داخلی محفظه‌ی یخچال یا فریزر جعبه‌ای است که به شدت عایق‌بندی شده است بنابراین گرمای خیلی کمی از هوای بیرون جذب و هوای سرد خیلی کمی می‌تواند به بیرون درز کند.

بیشتر یخچال/فریزرها هوای خنک را به بخش فریزر می‌دمند؛ از آنجا، هوای سرد می‌تواند به پخچال وارد شود تا فضای داخلی آن را هم سرد نگه دارد.

امروزه، بیشتر یخچال‌ها بدون برفک هستند. آنها سیستم ضدبرفک اتوماتیک نوفراست دارند بنابراین برای اینکه آب کردن یخ چیزهای فریزشده می‌توانید آن‌ها را در یخچال قرار دهید. سیستم ضدبرفک اتوماتیک دارای تایمر، سویچ محدویت و یک هیتر است که برفک‌ها را ذوب می‌کند.