شیر انبساط (Expansion valve) یکی از اجزای اصلی سیکل تبرید تراکمی است. که میزان ورود مبرد به اواپراتور را کنترل می کند. اکسپنشن ولو با عناوین شیر کنترل و یا شیر تنظیم نیز شناخته می شود.
موقعیت شیر انبساط بین کندانسور و اواپراتور می باشد. در واقع این شیر مانند کمپرسور، مرز ناحیه فشار بالا و فشار پایین در دستگاه های برودتی محسوب می شود.
شیر انبساط بر خلاف کمپرسور که نقش افزایش فشار بخار مبرد در سیکل تبرید را دارد. باعث ایجاد افت فشار در مایع مبرد موجود در سیکل تبرید می شود. یعنی فشار بالای سمت کندانسور را کاهش می دهد و مبرد را برای ورود به اواپراتور آماده می کند.
بطور کلی وظیفه شیر انبساط، کنترل و کاهش فشار مبرد ورودی به داخل اواپراتور و همچنین حفظ اختلاف فشار بین کندانسور (ناحیه فشار بالا) و اواپراتور (ناحیه فشار پایین) را بر عهده دارد. و با انبساط مبرد، آن را از حالت مایع به حالت گاز تبدیل می نماید.
عملکرد شیر انبساط
در سیکل تبرید، مبرد ابتدا وارد کمپرسور می شود. تا با افزایش فشار، دمای میعان آن بیشتر شود. سپس وارد کندانسور می شود. هنگام ورود به کمپرسور مبرد به حالت گاز است بعد از ورود به کندانسور از حالت گاز به حالت مایع در می آید. در مرحله آخر باید در اواپراتور با تبخیر شدن، گرما را جذب نماید. اما قبل از این مرحله باید فشار مبرد کاهش یابد تا بتواند در دمای پایین تبخیر شود. این کار بر عهده اکسپنشن ولو است. پس مبرد بعد از کندانسور، توسط اکسپنشن ولو افت فشار پیدا می کند و بعد وارد اواپراتور می شود.
در واقع شیر انبساط هم باعث کاهش فشار مبرد می شود و هم حجم مبرد ورودی به اواپراتور را کنترل می کند.
اجزای تشکیل دهنده اکسپنشن ولو
- بدنه شیر (Valve body)
- دیافراگم (Diaphragm)
- حباب حسگر (sensing bulb)
- فنر تنظیم فشار استاتیک سوپرهیت (Super Heat Spring)
- محفظه عبور مبرد
- دریچه اتصال متعادل کننده خارجی
انواع شیر انبساط
شیر انبساط یکی از چهار قسمت اصلی سیکل تراکمی سرمایش است که در هنگام نیاز به تولید سرما، اجازه ورود مبرد به اواپراتور را داده و موجب تبدیل حالت مبرد از مایع به گاز می شود. این تغییر حالت موجب جذب انرژی توسط گاز شده و در اواپراتور سرما ایجاد می کند. شیر انبساط در انواع مختلفی تولید می شود.
شیر انبساط ترموستاتیک یا مکانیکی (Thermal expansion valves)
شیر انبساط ترموستاتیک یا حرارتی، یکی از پرکاربرد ترین نوع شیر های انبساط است. یک شیر اتوماتیک است که وظیفه پاشش یکنواخت گاز به اواپراتور را بر عهده دارد. یعنی جریان مناسب مبرد را در اواپراتور مطابق با بار داخل اواپراتور کنترل و تنظیم می کند. اگر بار اواپراتور بیشتر باشد، امکان افزایش جریان مبرد و در صورت کاهش بار، امکان کاهش جریان مبرد فراهم می شود. کنترل فرایند پاشش گاز توسط میزان سوپرهیت گاز انجام می‌شود. این فرآیند منجر به افزایش راندمان سیستم می گردد. شیر های انبساط حرارتی به دو دسته تقسیم می‌شوند.
- اکسپنشن ولو با متعادل کننده داخلی (Internal Equalizer)
- اکسپنشن ولو با متعادل کننده خارجی (External Equalizer)
اکولایزر در واقع یک لوله است که از خط مکش به اکسپنشن ولو کشیده می شود و وظیفه آن تنظیم فشار زیر دیافراگم شیر انبساط، براساس فشار مکش می باشد. به این طریق که از پایین آمدن بیش از حد دیافراگم و تزریق زیاد مبرد به اواپراتور جلوگیری می کند.
در شیر انبساط با متعادل کننده خارجی، از فشار خروجی اواپراتور در داخل شیر استفاده می شود. ولی در نوع متعادل کننده داخلی از فشار ورودی اواپراتور استفاده می شود.
شیر انبساط الکترونیکی (Electronic expansion valves)
شیر انبساط الکترونیکی در خط مایع و قبل از اواپراتور نصب می‌شود. وظیفه آن کنترل دبی مبرد و کاهش فشار مبرد از فشار کندانسور تا فشار مورد نیاز در اواپراتور است. به بیان ساده تر این شیر برقی با اندازه گیری دو دما توسط دو سنسور و فرمان گرفتن از یک برد الکترونیکی میزان پاشش گاز مبرد را تنظیم می نماید.
شیر های انبساط الکترونیکی گران تر از مدل‌های حرارتی هستند. ولی نسبت به آنها دقت و سرعت عمل بالاتری دارند که باعث افزایش قابلیت اطمینان و کاهش مصرف انرژی می شود. سه نوع اکسپنشن ولو الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرند.
- الکترونیکی مجهز به موتور پله ای (Stepper motor)
- الکترونیکی پالسی (Pulse Width Modulated )
- الکترونیکی آنالوگ (Analog Valves)
دقت شیرهای انبساط ترموستاتیک به مراتب کمتر از شیرهای انبساط الکترونیکی است. اما آسیب پذیری آن ها و ایجاد خلل در عملکردشان بسیار کمتر از شیرهای انبساط الکترونیکی می باشد.
شیر انبساط اتوماتیک ( Automatic valves)
این شیر که در مدل اتوماتیک که به آن اکسپنشن ولو فشار ثابت نیز گفته می شود، میزان مایع مبرد ورودی به اواپراتور را تنظیم می کند. این نوع شیر از طریق فشار اواپراتور بر دیافراگم و فشار وارد شده به فنر دیافراگم، فشار اواپراتور را در حالت ثابت نگه می دارد.
از طرفی چون فشار اواپراتور در طول کارکرد سیستم ثابت باقی خواهد ماند، باید شیر را برای کمترین درجه حرارت لازم تنظیم کرد که این امر باعث کاهش راندمان کمپرسور می شود. چرا که در اوایل سیکل کاری سیستم، اواپراتور پر و دمای مکش بالاتر است و کمپرسور نمی تواند بلافاصله اواپراتور را تخلیه نماید و سریعاً دما را کاهش دهد.
لوله مویین (Capillary tubes)
لوله مویین ساده ترین نوع اکسپنشن ولو در سیستم های سرمایشی است که مبرد را کنترل می کند. این لوله مسی با قطر خیلی کم و معمولاً به شکل مارپیچ ساخته می شوند. طول این لوله ۱.۵ الی ۶ متر و قطر آن ۰.۵ الی ۱.۵ میلیمتر می باشد. طول زیاد این لوله باعث به وجود آمدن اصطحکاک شده و در مقابل جریان مبرد از کندانسور به اواپراتور مقاومت می‌نماید. با مقاومت در برابر جریان مبرد، فشار آن را کاهش می دهد.
نظرات کاربران