متطلبات أنابيب التبريد

يركز هذا الدليل على الأنظمة التي تستخدم مادة التبريد 22 (R-22). في حين أن المتطلبات العامة هي نفسها للأنظمة التي تستخدم المبردات الأخرى ، فإن السرعات وانخفاض الضغط ستختلف.

ستساعد مراجعة التغييرات المادية التي يخضع لها المبرد خلال دورة التبريد في إظهار بعض المتطلبات التي يجب أن يلبيها تصميم الأنابيب.

التبريد بضغط البخار

يوضح الشكل أدناه دورة تبريد أساسية بضغط البخار. يدخل المبرد إلى المبخر في شكل خليط بارد ومنخفض الضغط من السائل والبخار (أ). تنتقل الحرارة إلى المبرد من الهواء الدافئ نسبيًا الذي يتم تبريده ، مما يؤدي إلى غليان سائل التبريد. ثم يتم ضخ بخار المبرد الناتج (B) من المبخر بواسطة الضاغط ، مما يزيد من ضغط ودرجة حرارة البخار.

يدخل بخار المبرد الساخن عالي الضغط (C) إلى المكثف حيث يتم نقل الحرارة إلى الهواء المحيط ، والذي يكون عند درجة حرارة أقل من المبرد. داخل المكثف ، يتكثف بخار المبرد في سائل ويتم تبريده جزئيًا. ثم يتدفق سائل التبريد هذا (D) من المكثف إلى جهاز التمدد. ينشئ هذا الجهاز انخفاضًا في الضغط يقلل من ضغط المبرد إلى ضغط المبخر. عند هذا الضغط المنخفض ، يغلي جزء صغير من مادة التبريد (أو يومض) ، مما يؤدي إلى تبريد سائل التبريد المتبقي إلى درجة حرارة المبخر المطلوبة. يدخل الخليط البارد من سائل التبريد والبخار (أ) إلى المبخر لتكرار الدورة.

ربط أنابيب التبريد

يتم توصيل هذه المكونات الفردية بواسطة أنابيب غاز التبريد. يربط خط الشفط المبخر بالضاغط ، وخط التفريغ يربط الضاغط بالمكثف ، وخط السائل يربط المكثف بجهاز التمدد. يوجد جهاز التمدد عادة في نهاية خط السائل ، عند مدخل المبخر.

ينطوي تصميم أنابيب غاز التبريد على ما هو أكثر من نقل غاز التبريد من مكون إلى آخر. بغض النظر عن العناية التي يتم بذلها في اختيار مكونات نظام التبريد وتطبيقها ، فقد تواجه مشكلات تشغيلية إذا تم تصميم أو تركيب الأنابيب المتصلة بشكل غير صحيح.

متطلبات أنابيب التبريد

• إعادة الزيت إلى الضاغط
• تأكد من دخول المبرد السائل فقط إلى جهاز التمدد
• تقليل فقدان سعة النظام
• تقليل شحن غاز التبريد

عندما يشتمل نظام التبريد على أنابيب غاز تبريد مجمعة ميدانيًا لتوصيل مكونين أو أكثر من المكونات ، فإن أهداف التصميم الأساسية بشكل عام هي زيادة موثوقية النظام وتقليل التكلفة المثبتة. لتحقيق هذين الهدفين ، يجب أن يفي تصميم أنابيب غاز التبريد المترابطة بالمتطلبات التالية:

• أعد الزيت إلى الضاغط بالسعر المناسب في جميع ظروف التشغيل
• تأكد من دخول المبرد السائل فقط (بدون بخار) إلى جهاز التمدد
• تقليل فقدان سعة النظام الناتج عن انخفاض الضغط عبر الأنابيب والملحقات
• قلل من إجمالي شحنة غاز التبريد في النظام لتحسين الموثوقية وتقليل تكلفة التركيب

الشرط الأول هو ضمان إعادة الزيت إلى الضاغط في جميع ظروف التشغيل. يستخدم الزيت لتزييت وختم الأجزاء المتحركة للضاغط. على سبيل المثال ، يستخدم ضاغط التمرير الموضح في الشكل أعلاه تكوينين من التمرير ، متزاوجان وجهاً لوجه ، لضغط بخار مادة التبريد. تم تجهيز أطراف هذه اللفائف بأختام تمنع ، جنبًا إلى جنب مع طبقة رقيقة من الزيت ، بخار المبرد المضغوط من الهروب عبر أسطح التزاوج. وبالمثل ، تعتمد أنواع أخرى من الضواغط أيضًا على الزيت للتزييت ولتوفير مانع تسرب عند ضغط بخار مادة التبريد.

بشكل مميز ، يتم ضخ بعض زيت التشحيم هذا جنبًا إلى جنب مع مادة التبريد في جميع أنحاء النظام. في حين أن هذا الزيت ليس له وظيفة في أي مكان آخر في النظام ، يجب تصميم أنابيب التبريد وتركيبها بحيث يعود هذا الزيت إلى الضاغط بالسعر المناسب ، في جميع ظروف التشغيل.

إعادة الزيت إلى الضواغط

بالعودة إلى مخطط النظام ، يتم ضخ قطرات الزيت من الضاغط جنبًا إلى جنب مع بخار المبرد الساخن عالي الضغط. يجب أن تكون سرعة المبرد داخل خط التفريغ عالية بما يكفي لنقل قطرات الزيت الصغيرة عبر الأنبوب إلى المكثف.

داخل المكثف ، يتكثف بخار المبرد في سائل. المبرد السائل والزيت لهما صلة ببعضهما البعض ، لذلك يتحرك الزيت بسهولة مع المبرد السائل. من المكثف ، يتدفق هذا الخليط من سائل التبريد والزيت عبر خط السائل إلى جهاز التمدد.

بعد ذلك ، يتم قياس خليط زيت التبريد من خلال جهاز التمدد إلى المبخر ، حيث يمتص المبرد السائل الحرارة ويتبخر. مرة أخرى ، يجب أن تكون سرعة بخار مادة التبريد داخل خط الشفط عالية بما يكفي لنقل قطرات الزيت عبر الأنبوب إلى الضاغط.

بدون سرعة كافية وتركيب مناسب للأنبوب ، قد يتم احتجاز الزيت في النظام. إذا كانت هذه الحالة شديدة بدرجة كافية ، فقد يتسبب انخفاض مستوى الزيت في الضاغط في حدوث مشكلات في التزييت ، وربما حدوث عطل ميكانيكي.

صمام التمدد الثرموستاتي (TXV)

الشرط الثاني لتصميم أنابيب غاز التبريد هو ضمان دخول المبرد السائل فقط إلى جهاز التمدد. هناك عدة أنواع من أجهزة التمدد ، بما في ذلك صمامات التمدد (ثرموستاتي أو إلكتروني) والأنابيب الشعرية والفتحات.

بالإضافة إلى الحفاظ على فرق الضغط بين جانبي الضغط العالي (المكثف) والضغط المنخفض (المبخر) للنظام ، يتحكم صمام التمدد الحراري (TXV) أيضًا في كمية سائل التبريد الذي يدخل المبخر. هذا يضمن أن المبرد سوف يتبخر بالكامل داخل المبخر ، ويحافظ على الكمية المناسبة من الحرارة الفائقة في النظام.

تبريد فرعي

داخل المكثف ، بعد أن يتكثف كل بخار المبرد إلى سائل ، يتم تبريد المبرد الفرعي لخفض درجة حرارته بشكل أكبر. يترك المبرد السائل المبرد هذا المكثف (A) ويواجه انخفاضًا في الضغط حيث يتدفق عبر خط السائل والملحقات ، مثل مجفف المرشح وصمام الملف اللولبي المركب في اتجاه تيار TXV. على مخطط المحتوى الحراري للضغط ، في الشكل أدناه في الصفحة 5 ، يؤدي هذا إلى تحريك حالة مادة التبريد باتجاه منحنى السائل المشبع (B). إذا كان هذا الانخفاض في الضغط مرتفعًا بدرجة كافية ، أو إذا لم يتم تبريد المبرد بشكل كافٍ بواسطة المكثف ، فقد يغلي جزء صغير من المبرد (أو يومض) ، مما يؤدي إلى دخول خليط من السائل والبخار (C) إلى جهاز التمدد.

إن وجود بخار المبرد في بداية جهاز التمدد أمر غير مرغوب فيه للغاية. تقوم فقاعات البخار بإزاحة السائل في منفذ TXV ، مما يقلل من معدل تدفق السائل عبر الصمام ، وبالتالي يقلل بشكل كبير من قدرة المبخر. هذا يؤدي إلى تشغيل الصمام غير المنتظم.

يجب أن يضمن تصميم نظام الأنابيب دخول المبرد السائل فقط (بدون بخار) إلى جهاز التمدد. يتطلب هذا أن يوفر المكثف تبريدًا فرعيًا مناسبًا في جميع ظروف تشغيل النظام ، وأن لا يكون انخفاض الضغط عبر خط السائل والملحقات مرتفعًا بما يكفي للتسبب في وميض. يسمح التبريد الفرعي لمبرد السائل بتجربة بعض انخفاض الضغط أثناء تدفقه عبر خط السائل ، دون التعرض لخطر الوميض.

هبوط الضغط في خط الشفط

المطلب الثالث لتصميم أنابيب غاز التبريد هو تقليل فقد قدرة النظام. لتحقيق أقصى سعة من النظام ، يجب أن يدور المبرد عبر النظام بأكبر قدر ممكن من الكفاءة. يتضمن ذلك تقليل أي انخفاض في الضغط عبر الأنابيب ومكونات النظام الأخرى.

عندما يتدفق السائل داخل الأنبوب ، يحدث انخفاض مميز في الضغط. يحدث انخفاض الضغط بسبب الاحتكاك بين السائل المتحرك (أو البخار) والجدران الداخلية للأنبوب. يعتمد انخفاض الضغط الكلي على قطر الأنبوب وطوله ، وعدد ونوع التركيبات والملحقات المثبتة في الخط ، ومعدل تدفق الكتلة ، وكثافة ، ولزوجة مادة التبريد.

على سبيل المثال ، يوضح الرسم البياني في الشكل أعلاه تأثير انخفاض الضغط ، عبر خط الشفط ، على قدرة وكفاءة النظام. في هذا المثال ، يعمل النظام مع مادة التبريد -22 ، فإن زيادة انخفاض الضغط الإجمالي في خط الشفط من 3 رطل لكل بوصة مربعة (20.7 كيلو باسكال) إلى 6 رطل لكل بوصة مربعة (41.4 كيلو باسكال) يقلل من سعة النظام بحوالي 2.5 بالمائة ويقلل من كفاءة النظام بحوالي 2 بالمائة.

يكشف هذا عن حل وسط يجب على مصمم النظام التعامل معه. يجب أن يكون قطر خط الشفط صغيرًا بدرجة كافية بحيث تكون سرعة مادة التبريد الناتجة عالية بما يكفي لحمل قطرات الزيت عبر الأنبوب. ومع ذلك ، يجب ألا يكون قطر الأنبوب صغيرًا جدًا بحيث يؤدي إلى انخفاض مفرط في الضغط ، مما يقلل من سعة النظام كثيرًا.

تقليل شحن المبرد

ظلت المتطلبات الثلاثة الأولى دون تغيير لسنوات عديدة. ومع ذلك ، فقد كشفت سنوات من المراقبة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها أنه كلما انخفض شحن غاز التبريد في النظام ، كان أداء النظام أكثر موثوقية. لذلك ، تمت إضافة متطلب رابع لتصميم أنابيب غاز التبريد: تقليل الكمية الإجمالية لغاز التبريد في النظام. بادئ ذي بدء ، يتضمن هذا وضع أقصر وأبسط توجيه مباشر وأكثرها مباشرة. يتضمن أيضًا استخدام أصغر قطر ممكن للأنبوب ، خاصة بالنسبة لخط السائل لأنه ، من بين الخطوط الثلاثة ، يكون له تأثير أكبر على شحن غاز التبريد. يوضح الرسم البياني في الشكل أدناه أن خط السائل يأتي في المرتبة الثانية بعد المكثف من حيث كمية غاز التبريد الذي يحتوي عليه.

هذا يكشف عن حل وسط آخر لمصمم النظام. يجب أن يكون قطر خط السائل صغيرًا قدر الإمكان لتقليل الشحنة الكلية لغاز التبريد. ومع ذلك ، لا يمكن أن يكون قطر الأنبوب صغيرًا بما يكفي لإحداث انخفاض مفرط في الضغط ينتج عنه وميض قبل وصول المبرد السائل إلى جهاز التمدد.

قم بإشراك الشركة المصنعة

يناقش هذا الدليل عمليات تحديد حجم الأنابيب المترابطة في نظام تكييف الهواء. تشتهر الشركة المصنعة ببعض المعلومات المطلوبة لاختيار أحجام الخطوط المثلى. لذلك ، إذا كانت الشركة المصنعة لمعدات التبريد توفر أحجام الخطوط الموصى بها ، أو أدوات لتحديد أحجام الخطوط المثلى ، فإننا نوصي باستخدام أحجام الخطوط هذه.

ومع ذلك ، إذا لم يتم توفير أحجام الخطوط من قبل الشركة المصنعة ، فيمكن استخدام العمليات الموضحة في هذا الدليل لاختيار الأحجام.

متطلبات الأنابيب العامة

• استخدم أنابيب نحاسية نظيفة من النوع L
  • وصلات النحاس إلى النحاس: BCuP-6 بدون تمويه
  • وصلات من النحاس إلى الفولاذ (أو النحاس الأصفر): BAg-28 ، التدفق غير الحمضي
• دعم الأنابيب بشكل صحيح لمراعاة التمدد والاهتزاز والوزن
• تجنب تركيب الأنابيب تحت الأرض
• اختبر دائرة التبريد بأكملها بحثًا عن التسريبات

قبل مناقشة تصميم وتركيب خطوط الشفط والتفريغ والسائل ، هناك بعض المتطلبات العامة التي تنطبق على كل هذه الخطوط.

أولاً ، تُستخدم الأنابيب النحاسية عادةً لأنابيب التبريد في أنظمة تكييف الهواء. يتوفر هذا الأنبوب بأقطار قياسية مختلفة وسمك جدار. يتم التعبير عن القطر الاسمي للأنبوب من حيث القطر الخارجي. يجب أن يكون هذا الأنبوب خاليًا تمامًا من الأوساخ والقشور والأكسيد. يوصى باستخدام أنابيب جديدة من النوع L أو نوع ACR تم تنظيفها من قبل الشركة المصنعة ومغطاة في كلا الطرفين لتطبيقات تكييف الهواء.

يتم إنشاء نظام الأنابيب عن طريق لحام الأنابيب والتجهيزات النحاسية معًا. عند لحام وصلات النحاس إلى النحاس بالنحاس ، استخدم BCuP-6 * بدون تدفق. بالنسبة للمفاصل من النحاس إلى الفولاذ أو من النحاس إلى النحاس الأصفر ، استخدم BAg-28 * مع تدفق غير حامضي.

بناءً على مواصفات جمعية اللحام الأمريكية (AWS) لمعادن الحشو للنحاس واللحام بالنحاس ، المنشور A5.8-1992

يجب دعم أنابيب غاز التبريد بشكل صحيح لمراعاة التمدد والاهتزاز والوزن الإجمالي للأنابيب. عندما يتعرض الأنبوب لتغير في درجة الحرارة ، فإنه يخضع لقدر معين من التمدد والانكماش. نظرًا لتوصيل أنابيب غاز التبريد بالضاغط ، تنتقل قوى الاهتزاز إلى الأنابيب نفسها. أخيرًا ، يجب دعم وزن الأنابيب والتجهيزات المملوءة بسائل التبريد لمنع الأنابيب من الترهل أو الانحناء أو الانكسار.

تجنب تركيب أنابيب التبريد تحت الأرض. من الصعب جدًا الحفاظ على النظافة أثناء التثبيت أو اختبار التسريبات. إذا كان التثبيت تحت الأرض أمرًا لا مفر منه ، فيجب عزل كل خط بشكل منفصل ، ومن ثم يجب عزل الخطوط بالماء وحمايتها بغلاف صلب (مثل PVC).

بعد تركيب الأنابيب ، يجب اختبار دائرة التبريد بأكملها بحثًا عن أي تسريبات قبل أن يتم شحنها بغاز التبريد. تتضمن هذه العملية عادةً الضغط على نظام الأنابيب بأكمله بالنيتروجين الجاف لفحص كل وصلة ملحومة بالنحاس بحثًا عن التسريبات.

تتم مناقشة كل من هذه القضايا بمزيد من التفصيل في دليل ترين للتبريد الترددي.

إشارة

كتب عيادة تران للتكييف