هندسة التبريد و التكييف

السلام عليكم
بسم اللح الرحمــن الرحيم
جأتكم اليوم بموضوع يتحدث عن نظريات و معلومات لفهم
معنى التبريد و التكييف
الذي أصبح مجالا رائدا من بيين مجالات الهندسة
أترككم مع الموضوع أتمنى ان ينال إعجابكم
مقدمـــة تاريخيــــة
هو تدفئة الغرف والأماكن التي يتواجد فيها الناس في فصل الشتاء بحيث يؤدي ذلك إلى رفع درجة حرارة الهواء في الغرف ورفع درجة حرارة الإشعاع الوسطية للسطوح المحيطة بالغرفة .
إن أقدم طريقة للتدفئة المكانية عند مختلف الشعوب ،كانت التدفئة بواسطة موقد يستعمل الخشب كمصدر للطاقة الحرارية , والذي كان يستعمل أيضاً لطهي الطعام . وباعتبار أن هذه الطريقة من التدفئة كانت مصحوبة بتوليد كمية كبيرة من الدخان , فقد استعمل الرومانيون القدماء الفحم الخشبي لهذه الغاية والذي كان يحرق على أطباق معدنية .
حوالي القرن العاشر الميلادي تطورت المواقد المكشوفة إلى مواقد مغلقة بحيث تم سحب الدخان المتولد من الاحتراق بواسطة مدخنة مخصصة لذلك , مصنوعة في الابتداء من الحجر، ثم من الطين ، ثم صنعت من القطع المكعبة ( الآجر) حوالي القرن الرابع عشر,
حوالي القرن السابع عشر , تم استعمال الأفران الحديدية للتدفئة التي تطورت وتحولت , ولا يزال استعمالها وتطورها حتى الوقت الحاضر .
إن أول طريقة تدفئة مركزية استعملها الرومان كانت تسمى التدفئة بطريقة (Hypo Kaust) حيث كانت توضع غرفة الاحتراق تحت المبنى مباشرة , وكان الوقود المستخدم هو الخشب أو الفحم الحجري , أما غازات الاحتراق فكانت تمر تحت المبنى وتسخن أرض المبنى وتنطلق عن طريق فتحات موجودة على طرف المبنى وبدون مداخن (حوالي عام 215) .
حوالي القرن الثاني عشر تم إنشاء عدة أبنية في ألمانيا مدفأة بواسطة أفران حجرية , حيث كانت النار المتولدة من الخشب ترفع من درجة حرارة الأحجار، وبعد انطفاء النار كانت الأحجار تعطي الحرارة المختزنة فيها إلى الغرفة .
حوالي القرن الثامن عشر تمت صناعة أفران لتدفئة الهواء , تحتوي على فتحة لدخول الهواء لخارجي , ومدخنة لسحب غازات الاحتراق الموجودة , وكانت هذه الأفران مصنوعة من الآجر وملبسة بطبقة ملساء وموضوعة في القبو , وزوّدت هذه الأفران بمدخنة لسحب غازات الاحتراق . وتم تسخين الهواء على السطح الخارجي للفرن حيث كان يُدفع بواسطة ثقوب في الأرض إلى الغرفة ، وبعد ذلك تم استعمال أنابيب حديدية تمر خلالها غازات الاحتراق وحولها هواء التدفئة أو بالعكس .
أما التدفئة بالبخار فقد نشأت أول مرة في إنكلترا عام(1750م ) بضغط يتراوح بين (1- 2) بار . والأجسام المشعة كانت الأنابيب الملساء أو الأنابيب ذات الشفرات .
في الولايات المتحدة الأمريكية وفي عام (1870) تم استعمال المراجل من الحديد الصب , وفي عام (1880م ) كان استعمال مدافئ من الحديد الصب . وفي عام (1895م ) تمت صناعة المراجل ذات المقاطع من قبل (ستربل Strbl ) . وبعد ذلك بقليل تحسنت ا لتدفئة بواسطة التحكم بالاحتراق، والتحكم بالصمامات ، وبدئ باستعمال فحم الكوك للاحتراق .
أول تدفئة للبيوت تم تحقيقها حوالي عام (1900م ) في مدينة (درسدن) , حيث تم تدفئة أحد عشر بيتا ًمن مصدر واحد للتدفئة .
في ابتداء القرن العشرين اتسع استعمال التدفئة بواسطة الماء وباستعمال مضخات التسريع في بيوت السكن وفي المؤسسات والمكاتب وغيرها . والتدفئة بالبخار في الأماكن الصناعية , علماً بأن التدفئة بالبخارلاتزال منتشرة وبشكل واسع في الولايات المتحدة الأمريكية , إلى الآن وفي أكثر مجالات الحياة .
أما التدفئة بالماء وبضغط عال فقد ابتدعها ( بيركنز Perkins )عام (1831م ) في إنكلترا , حيث استعمل دارة مغلقة بأنابيب سميكة وضغط لغاية (2) بار لتدفئة المصانع .
إن هدف التطور في هذا المجال في الوقت الحاضر , هو تحسين مردود أجهزة التدفئة , وإنتاج أنواع جديدة من الأجسام المشعة , وتحسين المراجل وخاصة الفولاذية منها , من جهة المردود, ومن جهة التشغيل والصيانة , وتصميم التدفئة الجماعية لعدة أبنية منفصلة بحيث تكون مناسبة من الناحية الاقتصادية ومن الناحية العملية .

هندســـة تكييــف الهــــواء
بشكل عام هو إصلاح الهواء للحصول على درجة الحرارة والرطوبة المطلوبة، وعلى نظافة وسرعة جريان هواء مناسبة ، إوتتضمن وحدة التكييف ووحدة التبريد بأجزائها المتعددة .
إن جسم الإنسان يمكنه أن يتأقلم ويتعوّد على مواصفات مناخية محدودة بدون الشعور بتعب جسمي.
أما عند زيادة درجة الحرارة والرطوبة النسبية للجو المحيط به , وتغيّر سرعة جريان الهواء عن حدود معينة , فإن ذلك يولّد لدى الإنسان شعوراً بالضيق . ومن المعروف أن الإنسان يمكنه حماية نفسه ضد درجات الحرارة المنخفضة , وذلك بارتداء الملابس المناسبة . أما عند ارتفاع درجة الحرارة وارتفاع نسبة الرطوبة , فلا توجد حماية طبيعية , وعليه ايجاد السبل الصناعية لذلك .
عند ارتفاع درجة حرارة المحيط , ترتفع درجة حرارة الجسم وتزداد دقّات القلب ويزداد إفراز العرق , وتنقص بالتالي استطاعة الجسم , من الناحية البدنية , ومن الناحية الفكرية .
كما أنه عند العمل في جوّ حار يصل الإنسان إلى درجة التعب والإنهاك بسرعة , وذلك لسوء في الدورة الدموية ولألم في الرأس , ولعدم ارتياح نفسي , وغير ذلك من الأمور .
لذلك فإن الاهتمام بإصلاح الهواء هو أحد الأسس الرئيسية لرفع المستوى الحياتي والثقافي للناس , كما أنه عامل فعّال في زيادة انتاج الطبقة العاملة .
تقسم هندســة التكييــــف إلى قسمين :
آ- تكييف لأجل راحة الإنسان ب- تكييف لأجل الصناعة (لراحة الآلات)
ومهمة التكييف الصناعي تأمين جو مناسب لزيادة وتحسين الإنتاج والحفاظ على مردود جيد لآلات الإنتاج مثل صناعة التبغ .صناعة الورق . صناعة الغزل والنسيج وغيرها ….. ونستعمل لذلك المرطبات بقصد تبريد الهواء وترطيب الهواء كما نستخدم آلات التبريد التي تعمل على وسيط التبريد مثل غاز النشادر أو الفريون بأنواعه عندما يكون هناك حاجة للتبريد إلى درجات حرارة لايمكن تأمينها عن طريق تبريد الهواء بالترطيب .
ويجب أن يحقق تكييف الهواء ما يلي:
1- التحكم في رطوبة الهواء النسبية .
2- توزيع الهواء وحركته ضمن الحيز المكيف 0
3- نقاوة الهواء من الملوثات (الغبار ،الحشرات ،العفونة )
4- خفض درجة حرارة الهواء او رفعها والسيطرة عليها 0
5- السيطرة على الضوضاء ضمن حدود مقبولة 0
خريطـــة الراحـــــة :
وتبين العلاقة بين درجة حرارة الهواء الجافة ودرجة حرارة الهواء الرطبة والرطوبة النسبية عند سرعة الهواء داخل الأماكن المكيفة (0.075-0.125) م/ ثا
تعبر المناطق المشهورة في الشكل المجاور عن مناطق الراحة صيفاً و شتاءً وهي صالحة لارتفاعات تصل حتى (2100) م فوق سطح البحر ،ولمعدل لبس (CLO) يتراوح بين (0.6-0.8) درجة الحرارة الفعالة وهي عبارة عن درجة تعبر بقيم عددية واحدة عن درجة حرارة الدفء أو البرودة التي يشعر بها جسم الإنسان نتيجة تأثره بكل من درجة حرارة الهواء ورطوبته وحركته 0
يشعر الرجال والنساء بالراحة طوال العام عندما تكون الرطوبة النسبية للهواء في الحدود من (38%-70%)ودرجة حرارته الجافة تتراوح بين (23-25) م 0ويظهر في الشكل المجاور خطوط ثبات درجة الحرارة الفعالة 0 يلاحظ أنه نفس خطوط درجة الحرارة الفعالة تتناسب كل من الرطوبة النسبية ودرجة الحرارة الرطبة تناسباً عكسيا مع درجة الحرارة الجافة 0ولدرجة تصميم جافة تتراوح بين (38-41) م درجة الحرارة الفعالة حوالي (24) م 0
تتوقف درجة الحرارة الفعالة على :
1- الظـــروف المناخيـــة : يلاحظ أن درجة الحرارة الفعالة للطقس البارد أقل من نظيرتها للجو الحار درجة الحرارة الفعالة للمناطق الشمالية (20) م شتاء ،و(21) م صيفاً
2- فتــرة التواجــــــد : يفضل زيادة درجة الحرارة الفعالة كلما قلت فترة التواجد في الأماكن المكيفة لكي لا يصاب شاغلي المكان بالنزلات الصدرية 0للمناطق الصحراوية والاستوائية درجة الحرارة الفعالة لفترة تواجد كبيرة حوالي (22) م ولفترة تواجد قصيرة حوالي (24) م0
3- الملابـــــس : تتوقف درجة الحرارة الفعالة على المقاومة الحرارية للملابس التي يرتديها شاغلي الأماكن المكيفة 0يعبر عن المقاومة الحرارية للملابس بالواحدة (CLO ) للشخص العريان (0) للشخص المرتدي لباساً عادياً (1) أي أن 1> CLO > O

4-الســن والجنــس : تتوقف درجة الحرارة الفعالة على الجنس فهي للإناث أكبر من نظيرتها للرجال بحوالي (0.5) م،كما تتوقف على سن الإنسان فهي للأعمار فوق الأربعين أكبر من نظيرتها لأقل من الأربعين بحوالي (0.5)
4- نشــاط الإنســـــان: زيادة نشاط الإنسان يتطلب توفير درجة حرارة أقل 0
الشكل يبين خريطة الراحة 0
اعتبارات فيزيولوجيــة : من وجهة النظر الهندسية فالإنسان عبارة عن محرك حراري 0 عند احتراق الغذاء داخل جسم الإنسان تتحول الطاقة الكيميائية للوقود إلى عمل وحرارة0 نتيجة سريان الدم وتنتقل الحرارة إلى الجلد ومنه إلى الهواء المحيط بالإنسان 0
يمكن تصنيف الحرارة التي يفقدها الإنسان إلى حرارة كامنة وحرارة محسوسة 0تتوقف الحرارة الكامنة على رطوبة الهواء بينما تتوقف الحرارة المحسوسة على درجة حرارة الهواء الجاف 0عند ارتفاع رطوبة الهواء ،يقل معدل فقد الحرارة الكامنة بينما يزداد معدل فقد الحرارة المحسوسة عن طريق اتساع الشعيرات الدموية في الجلد مما يؤدي إلى زيادة درجة حرارة الجلد وبالتالي زيادة معدل درجة الحرارة المفقودة من الجسم 0 عند ارتفاع درجة حرارة الهواء يقل معدل فقد الحرارة المحسوسة ويزداد معدل فقد الحرارة الكامنة عن طريق ازدياد نشاط الغدد العرقية في الجلد ،زيادة العرق ومعدل فقد الحرارة الكامنة 0
زيادة رطوبة الهواء شتاء يجعل الإنسان يشعر بالبرد بينما زيادتهما صيفاً تجعله يشعر بارتفاع درجة الحرارة 0وانخفاض رطوبة الهواء ،وخاصة في حالة الجفاف ،يؤدي إلى تشقق جلد الإنسان وإصابته بالنزلات الصدرية0

يشتمل جسم الإنسان على نظام تحكم معقد يعمل على حفظ درجة حرارة ثابتة (36.9) م لجسم الإنسان مهما كان كبيراً أو صغيراً،ذكر أو 0إذا كان الهواء المحيط بجسم الإنسان مناسباً للحفاظ على اتزان الجسم حرارياً فإن الإنسان سوف يشعر بالراحة .

ولتكن البداية بالهدف ، الفكرة الساسية ، الدورة الاساسية للتبريد .

الهدف الاساسي من عملية التكييف
هو تحسين درجة حرارة الغرفة ودرجة الرطوبة علي ان تكون كالاتي :-
1 - درجة حرارة الغرفة في التبريد 22 + ، - 2 درجة مئوية
2 - درجة حرارة الغرفة في التدفئة 28 + ، - 2 درجة مئوية
3 - الرطوبة 50 + 5 %
الفكرة اللاساسية :-
تعتمد الفكرة الساسية في التبريد علي انتقال الحرارة بين المياه المبردة (المثلجة ) والهواء الذي درجة حرارته تعتمد علي المنطقة (درجة حرارة الهواء الخارجي)

الدورة الاساسية للتبريد (Refrigeration Cycle) :-

في هذه الحالة يستخدم الفريون كوسيلة تبريد .

1- الكباس Compressor :-
ويتم شحن الفريون من الاسطوانات اليه في صورة غاز ويقوم بضغط الفريون حتي يخرج منه ذات ضغط عالي ودرجة حرارة عاليه تصل الي 50 درجة مئوية .
2- المكثف Condenser Or Heat Exchanging Pipes :-
وهو عبارة عن مواسير نحاس وحولها زعانف من الالومنيوم وتسمي Copper Tubes Aluminum Fins ويمر الفريون في هذه المواسير النحاس ذات درجة حرارة عاليه ويمر عليها الهواء فيتم انتقال الحرارة بين الهواء والفريون فيتم تسخين الهواء وتوزيعه علي الزعانف Fins وطرد الهواء الساخن الي الخارج مما يقلل من درجة حرارة الفريون القائم بعملية التبريد ويخرج الفريون في صورة سائل .

3- صمام التمدد Expansion Valve :-
يمر بها الفريون السائل ويخرج منها في صورة رذاذ Spray نتيجة عملية الخنق Throttling ذات درجة حرارة منخفضة وضغط منخفض .

4- المبخر Evaporator :-
وهو عبارة عن مواسير نحاس وحولها زعانف من الالومنيوم وتسمي Copper Tubes Aluminum Fins ايضا" مثل Condenser ويمر الفريون في هذه المواسير النحاس ذات درجة حرارة منخفضة ويمر عليها الهواء المراد تبريده الذي تم سحبه من الغرفة حيث يمر الهواء علي مواسير الفريون المبردة ويتم توزيعه علي Fins مما يزيد من مساحة سطح انتقال الحرارة بين الهواء ومواسير الفريون
وأخيرا" يتم دفع الهواء بواسطة مروحة الي الغرفة المراد تكييفها .
و أخيرا" يدخل الفريون مرة أخري علي الكباس بعد تحوله من الصورة السائلة الي الصورة الغازية حتي لا يتلف الكباس وتستمر الدورة ...

هذه صورة لجهاز التكييف من الداخل ومسارات الهواء المكيف والعادم (الطرود) .

أنواع وسائط التبريد :-
1- قديما" كان يستخدم النشادر في عملية التبريد ولكن توقف العمل به نظرا" لانه غاز سام - ضار بصحة الانسان .
2- بعد ذلك تم استخدام الفريون كوسيط تبريد وهو ايضا" غاز ولكنه ضار بطبقة الاوزون وهو الطريقة الاكثر شيوعا" حتي الان في الوحدات التي تعمل بالمياه المثلجة وايضا" التي تعمل بالتمدد المباشر (D.X) .
3- حديثا" تم استخدام الليثيوم بروميد في عملية التبريد وذلك في الوحدات التي عمل بالامتصاص Absorption .
4- استخدام البروبان في عملية التبريد .
وسوف يتم شرح كل منهم باذن الله تعالي علي حدي
اختبارات تسريب غاز الفريون :-
بعد شحن الفريون في الكباس نقوم بعمل اختبارات التسريب هل هناك تسريب للغاز يؤدي الي عدم تحقيق البرودة المطلوبة ام لا وذلك عن طريق جهاز الاختبار حيث ظهور لهب يميل الي اللون الازرق في حالة عدم التسريب .
اما اذا مال اللون الي الاخضر فتأكد ان هناك تسريب للفريون وتقوم باعادة شحن الدائرة وتأكد من سلامة لحام مواسير الفريون .

انواع اجهزة التكييف :-
وتعتمد الفكرة الاساسية في كل الانواع علي الدورة التي تم شرحها مسبقا" ويستخدم فيها الفريون كوسيط تبريد .
1- شباك Window Mounted

2- الحائطي Wall Mounted

3- القائم Free Standing Portable

4- الوحدة المنفصلة Split Unit و
Mini Split Unit

6- تكييف الهواء المركزي .

Air Cooled Chiller

هذه الصورة التي تكاد توضح جهاز تكييف الهواء من النوع الشباك Window Type حتي تكون اكثر وضوحا"

هذا النوع من وحدات تكييف الهواء لا تحتاج ان تستغني عن الشباك الخاص بالحجرة كما يحدث بالنوع السابق حيث ان هذا النوع يمتاز كثيرا" بسهولة التركيب فهو يتكون من وحدتين منفصلتين ولذلك تسمي الوحدات المنفصلة احداهما تركب داخل الحجرة والاخري تركب بالخارج مع دورة عملية التبريد ثابتة لا تتغير.

اما الوحدات الداخلية :- تسمي Indoor Unit وهي تتكون من المبخر Evaporator والمروحة والفلتر الخاص بتنقية الهواء الداخل الي الحجرة وايضا" صمام التمدد Expansion Valve وتسمي هذه الوحدة ايضا" بوحدة التبخير (المبخر) Evaporating Unit وتختصر EU .

اما الوحدة الخارجية :- وتسمي Outdoor Unit وهي تتكون من المكثف Condenser والكباس Compressor والمروحة وتسمي ايضا" وحدة التكثيف Condensing Unit وتختصر CU .
يتم التوصيل بين الوحدتين بمواسير الفريون ويمكن ان تبعد المسافة بينهم الي 25 متر ولذلك تتميز هذه الوحدات بقلة الضوضاء حيث بعد الكباس عن الحجرة المكيفة .
تتميز هده الوحدات ايضا" بانها تعمل بالتحكم عن بعد Remote Control حيث يمكن للمشغل سهولة التشغيل والتخكم في درجات الحرارة وسرعة المروحة وضبط التوقيت المناسب للفت و للاغلاق Timer . وتقوم بعض الشركات الان بتزويد مساحة التبادل الحراري الذي يحدث داخل المبخر وذلك بزيادة عدد مواسير الفريون النحاس Copper Tubes الي 15 صف من المواسير مما يعمل علي زيادة مساحة التبادل الحراري للهواء المكيف .

اما عن الفلاتر التي توجد في هذا النوع فهي نوعين اساسين :-

فلتر لتنقية الهواء Air Purifying :- وهذا الفلتر يركب علي مخرج الهواء الي الحجرة المراد تكييفها حيث يعمل كمصيدة للاتربة الصغيرة الحجم Small Airborne Particles من الانتقال للحجرة المكيفة .
فلتر الفريون Fereon Purifying :- وهذا الفلتر يتم تركيب علي مواسير الفريون حيث انه عبارة عن ماسورة صغيرة تحتوي علي مصفاة عند الدخول وعند الخروج تقوم بتنقية القريون من اي شوائب او رواسب تعمل علي انسداد الدائرة وبينهم يوجد ما يسمي بسلكة جيل Gel وتقوم بامتصاص الماء او الرطوبة ان وحدا في الفريون .
وبعض الشركات تقوم بوضع فلتر ثالث ولكنه غير اساسسي وهو للتنقية الهواء المكيف من الروائح الكريهة ويمكن تنقية هذا الفلتر بازالته كل 6 شهور مرة ويوضع في الشمس لمدة 6 ساعات وذلك لتحسين الكفاءةويسمي Solar Refreshing Deodorizing Filter .

صورة مبسطة جدا" لجاز التكييف من النوع الشباك توضح كيفية تركيبه

ملحقــــــات

أولا" :- نتناول مكونات ملف التبريد Cooling Coil - Evaporator وهي كالاتي :-
1- الزعانف Fins :- وهي عبارة عن مجموعة من الشرائح المعدنية مشكلة ومصنوعة غالبا" من الالومنيوم Aluminum او من النحاس Copper .
وهذه صورة توضح Aluminum Fins

2- الانابيب Tubes :- وتصنع من النحاس وتكون علي شكل حرف U اي انها لولبية الشكل وبذلك تقلل من وصلات النحاس المستخدمة عند الالتواء ،وتقلل من لحامات النحاس التي بداخل ملف التبريد او الملف بصورة عامة ، وتعمل ايضا" علي تقليل ضغط المائع داخل المواسير نتيجة الالتواء .
وهذه صورة لانابيب النحاس الملتوية

3- الالتواء الراجع Return Bends :- وهي انابيب النحاس التي ذكرت من قبل ، ونلاحظ ان قطر مواسير النحاس الملتوية ثابت لا يتغير ومزود بوصلة انتقال .
4- الفرع (القطر) الرئيسي Header :- ويكون قطره اكبر من قطر مواسير النحاس حيث انه يقوم بتوزيع المائع علي المواسير الداخلية ذات الاقطار الصغيرة Interal Copper Tubes ، ويصنع من مواسير سيملس نحاس تتحمل الاجهادات العالية حيث انه القطر الرئيسي ومزود بوصلة محورية .
5- الغلاف Casing :- ويصنع الغلاف الخارجي من الحديد المجلفن (16) والذي يعمل علي تغليف الملف بالكامل باستخدام الفلنجات Flanges الموضوعة لذلك .
6- لحام النحاس Brazing :- جميع الوصلات في الملفات يتم لحامها يدويا" باستخدام سبيكة النحاس الفضية .
7- التنظيف Cleaning :- ويتم تنظيف الملف من الداخل والخارج من الشحوم المترسبة عليه نتيجة اجراء العملية (التبريد) باستخدام مذيب ساخن Hot Solvent .
8- الاختبارات Testing :- حيث ان الانابيب تتمدد هيدوليكيا" ،فيتم اجراء اختبارات التسريب للمائع وتكمن عند 1000psig ، وتجري ايضا" اختبارات التسريب علي الملف بالكامل عند 250psig باستخدام عاز النيتروجين .

1. TUBE BENT INTO HAIRPIN

8. HEADER PIPE

2. FIN STRIPS IN BUNDLES

9. TUBE STUB**

3. TOP & BOTTOM PANS

10. MITTERED TYPE CONNECTION

4. CENTER TUBE SUPPORT*

11. HUB TYPE CONNECTION

5. ENDPLATES*

12. HEADER SLUG

6. BOLT & LOCK NUT

13. CONNECTION FITTING

7. RETURN BENDS**

14. VENT/DRAIN FITTING WITH PLUG

مقدمة عن الترموستات Thermostst

اداة لفصل او وصل الدارة الكهربائية حسب تغير درجة الحرارة.

يوجد في الوقت الحاضر ، أنواع عديدة من الترموستات ، بدءاً من المفتاح الثنائي المعدن ... وانتهاءاً بالترموستات ذات التماسات الكثيرة والعاملة تحت تأثير الانتفاخ الحساس المركب عن بعد.

هذه الترموستات لها عدة نقاط ضبط متغيرة adjustable.

تعمل الترموستات المخصصة لانظمة وحدات التبريد عند ارتفاع درجة الحرارة وتفصل عند انخفاضها.

كما تعمل الترموستات المخصصة لانظمة وحدات التسخين عند انخفاض درجة الحرارة وتفصل عند ارتفاعها.

ان نوع الترموستات المستعمل يعتمد على الوحدة المعنية التي يركب عليها.

مقدمة عن ريليه Rely

اداة لفصل محرك الضاغط عندما يصل الضغط الى المستوى المطلوب. وهي نوعان:

1. ريليه الضغط المنخفض : توصل من جهة السحب بالضاغط ، وتضبط حتى توقفه اذا ماانجفض ضغط السحب الى اقل من المستوى المطلوب.

ووظيفتها في وحدة تكييف الهواء ، منع هبوط درجة حرارة المبخر الى اقل من نقطة تجمد (المبخر) ونقطة تحميص (الضاغط) من جراء عدم شحن الوحدة بوسيط التبريد اللازم.

يتم اعادة الريليه الى وضعها الاولي اما الياً او يدوياً.

وتستعمل في اجهزة التبريد كمنظم لدرجة الحرارة ، او كمنظم لعملية الاذابة.
وهناك جداول تبين وضعيات حالة الفصل او الوصل حسب نوع جهاز التبريد.

2. ريليه الضغط المرتفع : توصل من جهة ضغط الطرد في وحدة التبريد ، وتضبط حتى توقف الضاغط اذا ماازداد ضغط الطرد عن المستوى المطلوب ، او التسخين الزائد للضاغط من جراء عدم شحن الوحدة بوسيط التبريد اللازم.

انواع أجهزة التبريد

تقسم الات التبريد ، طبقاً لـ حالة وسيط التبريد في المبخر و نوع منظم تيار وسيط التبريد ، إلى ما يلي:

1. الة تبريد ذات المبخر المغمور.

2. الة تبريد ذات المبخر الجاف.

3. الة تبريد ذات عوامة منظم الضغط المنخفض.

4. الة تبريد ذات عوامة منظم الضغط المرتفع.

5. الة تبريد ذات انبوب شعري (كصمام خانق).

6. الة تبريد ذات صمام تنظيم الضغط الالي.

7. الة تبريد ذات صمام التمدد الحراري.

صورة عن الضاغط, فهذه صورة فعلاً لايمكن لشخص أن يشاهدها حتى في مجال العمل

وإنظر لهذه حتى تتضح فتحات السحب والطرد إليك

وهذه صورة للجهاز ككل

1- سعة المبخر

2- أنواع المبخرات من حيث نوع التغذية : أ- مبخرات التمدد الجاف (تمدد مباشر) Direct Expansion Evaporator

ب- مبخرات التمدد المغمور Flooded Expansion Evaporator

ج- مبخرات ذات التغذية الزائدة Overfeed Evaporator

سعة المبخر

يتم حساب سعة المبخر, من خلال المعادلة الآتية

الجدول التالي يوضح قيم معامل إنتقال الحرارة تبعاً لأنواع المبخرات المختلفة

أنواع المبخرات من حيث نوعية التغذية:

1- مبخرات التمدد الجاف (المباشر):

تعرف مبخرات التمدد الجاف, بمبخرات التمدد المباشر Direct Expansionيرمز لها DX, تتكون من مجموعة من الأنابيب المتوازية متصلة بكيعان Elbowsأمنظر الصورة التالية

تتم عملية تغذية وسيط التبريد من الأعلى أو الأسفل, ويفضل أن تكون من الأسفل, لأن معامل إنتقال الحرارة للسوائل أعلى من الغازات.

يتسم هذا النوع بالإنتشار, نظراً لسهولة تصميمه, وتكلفته الإقتصادية, وأقل الأنواع مشاكل.
2- المبخر المغمور Flooded Evaporator
يتم غمر المبخر بوسيط التبريد في حالة سائلة, كما في الصورة التالية

يكون معدل إنتقال الحرارة في المبخر أعلى ما يمكن نظراً لأن معامل إنتقال حرارة السوائل أعلى من معامل إنتقال الحرارة للغازات, يبدأ تكون بخار في المبخر نتيجة غليان سائل التبريد, كما يتم وضع صمام للتحكم بمستوى سائل التبريد Floating Control Valve, بحيث يسمح بوجود خلوص بسيط داخل الأنبوبة العلوية للمبخر, مما يساعد على خروج وسيط التبريد في صورة غازية, كما يتم وضع حاجز Baffle, يعمل على تفادي دخول قطرات من سائل التبريد الى الضاغط فيؤدي الى تدمير الضاغط.

3- مبخرات ذات تغذية زائدة Overfeed Evaporator

هذا النوع أكثر عملية من ذي قبله, حيث يتسم بتكلفته الإقتصادية, كما تتزاجد صعوبة كبيرة في التحكم بمعدل السريان لسائل التبريد ذات المبخر الواحد, يتكون النظام من خزان به سائل وبخار التبريد, يتم ضخ سائل التبريد (سريان جبري) الى المبخرات, ثم تعود الى الخزان في صورة غازية, يعتبر هذا النظام ذو كفاءة عالية, نظراً لأن سائل التبريد يتم ضخه ويكون سريان جبري, مما يؤدي الى زيادة إحتكاك السائل مع الأنابيب, مما يرفع درجة الحرارة المكتسبة فيؤدي الى تبخر وسيط التبريد, وهذه صورة للنظام ذو تغذية زائدة

المبخرات من حيث الأسطحها, تنقسم الى ثلاثة أنواع:

1- مبخرات ذات أنابيب عارية

2- مبخرات على هيئة أسطح لوحية

3- مبخرات مجهزة بزعانف

في هذا النوع من المبخرات يمر وسيط التبريد في الملف بينما يمرر الهواء من الخارج على تلك الملفات.

في مبخرات المجهزة بزعانف تكون صغيرة الحجم إذا ما قورنت بالمبخرات الأخرى مثل مبخرات الأنابيب العارية لنفس السعة التبريدية, تستخدم مبخرات ذات الزعانف في الحالة التي يكون الفرق بين معاملي إنتقال الحرارة بين وسيط التبريد والهواء كبير.

مبخرات ذات أنابيب عارية:

تصنع المبخرات ذات الأنابيب العارية من الصلب في حالة الأمونيا, بينما تصنع من النحاس في حالة الهالوكربونات (فريونات), تأخذ المبخرات ذات الأسطح العارية أشكالاً عدة منها الملتوية والبيضاوية, وهذه صور لكلاً منهما.

شكل 1- مبخرات ذات أنابيب عارية من نوع ملتوية

شكل 2- مبخرات ذات أسطح عارية من نوع بيضاوية
يستخدم هذا النوع من المبخرات في مخازن التجميد حيث تطلب حركة مرور بطيئة لوسيط التبريد, كما تستخدم مراوح طرد مركزية لتوفير المتطلبات اللازمة لتلك المخازن.

مبخرات ذات أسطح لوحية:

يصنع هذا النوع من المبخرات من لوحين يتم تشكليل أحدهما يكون مساراً لوسيط التبريد يستخدم هذا النوع في الثلاجات المنزلية.

, كما يوجد نوع آخر حيث يتم وضع الوحين بينهما أنابيب نقل الوسيط, حيث يعمل على زيادة التلامس ومعدل إنتقال الحرارة, يستخدم هذا النوع في ثلاجات الشاحنات وغرف التجميد, كما يستخدم كأرفف في المخازن التجميد, وفواصل للديب فريزر.

وهذه صور لمبخرات الهواء ذات ألواح سطحية

شكل 3- مبخر سربنتينة ذات السطح الوحي

شكل 4- أنواع مختلفة من مبخرات ذات أسطح لوحية

شكل 5- حزمة من الأسطح الوحية التي يمكن توصيلها على التوالي أو التوازي

شكل 6- مبخر ذو سطح لوحي
شكل 7- مجمد لوحي مركب في حافلة لتجميد المنتجات

المبخرات ذات الزعانف

هذا النوع من المبخرات يتواجد على سطحه زعانف, تلك الزعانف تعمل على زيادة السطح الخارجي المعرض للهواء, ويجب أن تكون تلك الزعانف متصلة إتصال تام بملفات المبخر حتى نضمن إنتقال الحرارة من والى المبخر, يتم وضع عدد من 1 الى 14 زعنفة لكل بوصة.

في الحالات التي توجد درجة الحرارة بالسالب, قد يتكون صقيع على المسافات البينية بين الزعانف, مما يؤدي الى تقليل معدل الحرارة المنتقل للمبخر, وبالتالي زيادة القدرة الكهربية للضاغط (To be Overloaded), ولحل هذه المشكلة, يجب أن يتم تقليل عدد الزعانف للبوصة الواحدة.

إختيار مبخرات تبريد الهواء

تجد عدة عوامل يجب إدراكها عند إختيار المبخر, مثل نوعية التطبيق, نوعية التطبيق تفرض عليك الإختيار من حيث تكلفة الإنشاء, وتكلفة التشغيل, فمثلاً نظام تجميد اللحوم, لايفرض عليك إستخدام مبخرات تكلفتها الإبتدائية والتشغيلية عالية, في حين أن سعر اللحوم منخفض, وإستخدام مثل تلك الأنواع قد تعمل على زيادة أسعار المنتجات, لذلك يجب أن يكون هنالك نوع من الحنكة في إختيار المبخر المطلوب, كما تعتبر فرق درجات الحرارة بين الهواء المار بالمبخر ودرجة حرارة التشبع لوسيط التبريد من ضمن عوامل الإختيار.

كما بالنسبة لفرق درجات الحرارة Temperature Difference( TD) وكذلك الرطوبة النسبة Relative Humidity من ضمن عوامل الإختيار, حيث أن اارطوبة النسبية القليلة تعمل على تجفيف الجو وكذلك المنتجات, أما إذا كانت الرطوبة النسبية عالية فذلك يؤدي الى توافر بيئة مناسبة للبكتيريا, وهذا جدول يوفر الإختيارات المناسبة لكلاً من فرق درجات الحرارة المطلوبة وكذلك الرطوبة النسبية الملائمة لذلك الفرق في درجات الحرارة.

كما يمكن تصنيف المبخرات من حيث سريان الهواء الى:

1- مبخرات الحمل الحر Free Convection Evaporator

2- مبخرات الحمل الجبري Forced Convection Evaporator

مبخرات الحمل الحر Free Convection Evaporator

يستخدم هذا النوع من المبخرات في المناطق التي تتطلب سرعات بطيئة في التبريد مثل الثلاجات المنزلية, مثال لهذا النوع تبعاً لما سبق شرحه من التصنيفات, مبخرات ذات أسطح لوحية, وكذلك جميع أنواع مبخرات التمدد المباشر وتمدد المغمور والزائد.

مبخرات الحمل الجبري Forced Convection Evaporator

في هذا النوع من المبخرات يتم إستخدام مروحة أو مراوح تعمل على دفع الهواء على الملفات التي بها وسيط التبريد, مثل وحدات مروحة-ملف Fan-Coil, مثال لهذا النوع مبخرات الأنابيب العارية, يتم تحديد سعة المبخر من خلال معدل تغذية الهواء ومعامل الحرارة المحسوسة, وفرق درجات الحرارة, وتستخدم سرعات أقل من 1,5 م/ث وذلك حتى لانجفف المواد الغذائية ولخفض مستوى الصوت, اما في حالة إهمال تجفيف المواد الغذائية فتون سرعة الهواء 1,5 الى 3 م/ث, أما في أنفاق التجميد فتصل سرعة الهواء الى 10 م/ث, أيضاً يجب الأخذ في الإعتبار عنصر الرطوبة النسبية, هذه صور لوحدات مروحة-ملف

شكل 8- وحدات مروحة-ملف Fan-Coil المستخدمة في أنفاق التجميد

» كتاب في التكييف و التجميد
» هندسة الطيران والفضاء الجوي
» كتاب مفيد فى هندسة الجهد العالى