سردخانه صنعتی

طراحی سیستم‌های تبرید و سردخانه

 

تاریخچه و کاربردهای تبرید

در کتابهای چین قدیم از چگونگی نگهداری یخ مطالبی بدست آمده است. همچنین گفته اند که روسها و یونانی ها برف فشرده را در انبارها نگهداری و در فصول گرم از آنها نگهداری می کردند. هندیها و مصری ها و ایرانی های قدیم با پر کردن ظروف سفالی و نگهداری آن در منطقه های مخصوص آب سرد تهیه می کردند. اما حمل قطعات یخ و نگهداری آن در انبارها که بین سالهای ۱۸۱۰ تا ۱۸۵۰ میلادی رواج پیدا کرد و استفاده از برودت را در سطح وسیعی گسترش داد به عنوان تاریخ پیدایش تبرید ثبت شده است.

در همین سالها شخصی به نام Todur با ساختن یک سردخانه از خاک اره به جای عایق، قدم موثری جهت حمل و نگهداری یخ برداشت. حمل یخ به نقاط مختلف دنیا و استفاده از آن بتدریج مهارت و زندگی مردم را تغییر داد تا اینکه در سال ۱۸۸۰ کارخانه یخ مصنوعی برای رفع نیاز مردم ساخته شد.

سردخانه صنعتی

روش‌های مختلف تولید برودت:

1-افزایش دمای مبرد

2-تغییر فاز

3-انبساط مایع اشباع

4-انبساط آدیاباتیک یک گاز

سردخانه صنعتی

موارد استفاده تبرید:

صنعت تبرید روزی فقط برای تولید یخ کاربرد داشت،اما امروزه برای نگهداری غذا،عملیات صنعتی،تهویه مطبوع در سطوح وسیع و …. کاربرد دارد.به طور کلی در 4 بخش از سیستم تبرید استفاده میشود:

۱ – در تهیه و نگهداری مواد غذایی

۲ – در صنایع شیمیایی

۳ – در دستگاههای سرد کننده

۴ – در تهویه مطبوع و تهویه صنعتی

سردخانه صنعتی

مورد استفاده تبرید در تهویه ساختمانها:

تهویه مطبوع ساختمانها به منظور رفاه و سلامتی ساکنین آن یک امر ضروری است که این عمل در ساختمانهای مسکونی بنام تهویه مطبوع و در کارخانجات و مراکز صنعتی بنام تهیه صنعتی نامیده می شود. در تهویه مطبوع بایستی که منظور اصلی سرد کردن هوای داخل ساختمانها می باشد، از دستگاههای تبرید تراکمی و یا جذبی در سطح وسیعی استفاده می شود. تهویه صنعتی نیز به عنوان یک امر حیاتی در کارنجات و آزمایشگاههای مانند کارخانه چاپ، کارخانجات ذوب آهن، کارخانجات نساجی، و امثال آنها مورد نیاز است.که در آنجا نیز قسمت، بخصوص در فصول گرم با دستگاههای تبرید خواهد بود.

سردخانه صنعتی

تجهیزات به کار رفته در سیستم سردخانه:

سیستم های تبرید تراکمی از چهار قسمت عمده: کمپرسور- کندانسور- اوپراتور و وسایل انبساط تشکیل شده اند که هر یک وظیفه خاصی دارند. هر تغییری که در یکی از اعضای سیستم پیش آید ممکن است در وضعیت تجهیزات دیگر موثر باشد. مثلا تغییر درجه حرارت آب کندانسور باعث تغییر در مقدار جریانی، و ایجاد اختلاف در فشار اوپراتور و از جمله تغییر در کار شیر انبساط می نماید.

کمپرسورها: Comoperssors

1-کمپرسورهای متقارن reciprocafing compressors

2-کمپرسورهای دوار rofary compressors

3-کمپرسورهای گریز از مرکز Cenfrifugal compressors

سردخانه صنعتی

کندانسورهای هوائی و آبی Water- cooled and Air-cooled Compressors

بخار داغ رانده شده از کمپرسور حرارت خود را در کندانسور به وسیله هوا یا آب از دست داده و تبدیل به مایع می شود. کندانسورها را با عامل خنک کنندگیث آنها که هوا یا آب باشد طبقه بندی کرده و به نام کندانسور هوایی یا کندانسور آبی می نامند. گاهی اوقات از هوا و آب مشترکا برای خنک کردن استفاده می نمایند که در این صورت کندانسور تبخیری نامیده می شود.

کندانسورهای آبی Water-cooled Compressors

گاز داغ مبرد که از کمپرسور خارج شده است از قسمت فوقانی پوسته وارد و در تمام پوسته پخش شده و در اثر جریان آب در داخل لوله ها و جذب حرارت، گاز مبرد به صورت مایع از قسمت تحتانی پوسته خارج می شود. مایع خروجی از کندانسور مستقیما به طرف شیر انبساط حرکت کرده و اگر مخزن مایعی در سیستم وجود داشته باشد از طریق این مخزن به طرف شیر انبساط و اوپراتور رانده می شود.

کندانسورهای هوایی Air-Cooled Compressors

در کندانسورها اگر به جای آب از هوا برای جذب کردن حرارت گاز مبرد استفاده شود کندانسور را هوایی می نامند. کندانسورهای هوایی معمولا از لوله های پرده دار ساخته می شوند تا بتوانند حرارت گاز را به هوای جریانی بیشتر منتقل نمایند. تا چند سال پیش کندانسورها هوایی در دستگاههای با قدرت کمتر تا حدود ۲ اسب بخار استفاده می شود ولی با به کار بردن کندانسورهای هوایی که به طور سری ساخته می شوند می توان تا قدرتهای حدود ۱۰۰ اسب بخار نیز از این نوع کندانسورها استفاده کرد.

سردخانه صنعتی

اوپراتورها evaporators

دو عضو اصلی از یک سیستم تبرید کمپرسور و کندانسورها می باشد و سومین عضو مهم اوپراتور (تبخیر کننده) می باشد. اوپراتور یک مبدل حرارتی است که در آن حرارت از موادی که بایستی سرد شوند به بخار منتقل می گردد و بسته به نوع سیستم اواپراتور، حرارت ممکن است از هوا به آب و یا سایر مواد گرفته شود. اکنون معمولترین اواپراتورها و طرق محاسبه انتقال حرارت در آنها توضیح داده خواهد شد.

انواع اواپراتورها

تقسیم بندی اواپراتورها از راههای مختلفی امکان پذیر است.

۱ – از نظر جریانی سیال در اوپراتور که ممکن است به صورت اجباری به وسیله پمپ یا پنکه بوده و یا ممکن است با جریان طبیعی صورت گیرد.

۲ – از نظر محل تبخیر مبرد که ممکن است در داخل لوله و یا خارج لوله عمل تبخیر انجام گیرد. در بیشتر اواپراتورها مبرد در داخل لوله تبخیر شده و سیال سرد شونده در خارج لوله ها جریان می یابد. و در بعضی دیگر مبرد در داخل پوسته تبخیر شده و سیال در داخل لوله های جاری است.

تقسیم بندی دیگری نیز معمول است که بنام اوپراتور نوع خشک و اواپراتور نوع مرطوب خوانده می شود. اوپراتور مرطوب نوعی است که در تمام سطوح انتقال حراغرت مبرد به صورت مایع وجود دارد در صورتی که در اواپراتور نوع خشک قسمتی اعظم سطح حرارتی با بخار مبرد در تماس می باشد. برای تشخیص این که اوپراتور از نوع مرطوب و یا خشک انتخاب شده است کافی است معلوم شود که در سیستم تبرید، تقلیل دهنده فشار از نوع شیر شناوری بوده و یا از نوع شیر انبساط می باشد.

سردخانه صنعتی

منابع:

 A. C. Cleland. Food Refrigeration processes; analysis, design and simulation. Elsevier Applied Science, London/New York, 1990.

اصغر حاج سقطی، “اصول تبرید، طراحی و محاسبات سیستم‌های سردکننده”، انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران، چاپ هفتم، 1387.