Search
Close this search box.

سردخانه آمونیاکی چیست| نحوه کار سردخانه های آمونیاکی

سردخانه آمونیاکی چیست| نحوه کار سردخانه های آمونیاکی

سردخانه آمونیاکی به سردخانه ای گفته می شود که از مبرد آمونیاک برای سرد کردن استفاده می شود. آمونیاک خالص یا آمونیاک خشک (anhydrous ammonia) یک ترکیب شیمیایی متشکل از یک مولکول نیتروژن و سه مولکول هیدروژن است. نقطه جوش این ماده در فشار اتمسفر °C33.3- است و بوی تند و شدیدی دارد.

آمونیاک که به آن اصطلاحاً مبرد R-717 نیز گفته می­شود، به دلیل داشتن خواص ترموفیزیکی مناسب از بیش از یک قرن پیش به صورت تجاری در سیستم ­های سرمایشی به کار رفته و همچنان به کار می­رود. اولین استفاده از آمونیاک به عنوان مبرد به دهه 1850 در فرانسه باز می­گردد. نخستین پتنت ­ها برای دستگاه­ های سرمایشی آمونیاکی در دهه 1870 ثبت شدند و تا دهه ابتدایی قرن بیستم این دستگاه­ها در صنایع تولید یخ، صنایع غذایی و تولید محصولات شیمیایی به کار گرفته شدند.

نحوه کار سردخانه آمونیاکی

سردخانه ­های آمونیاکی نوعی از سردخانه ­ها هستند که درآن­ها از مبرد آمونیاک برای سرمایش استفاده می­شود. آمونیاک مورد استفاده در این سردخانه ها باید دارای خلوص 99.995% باشد. نحوه عملکرد سیستم سرمایشی در سردخانه ­های آمونیاکی مشابه سایر سیستم­ های تبرید تراکمی بخار است و لذا از چهار بخش اصلی اواپراتور، کمپرسور، کندانسور و شیر انبساط تشکیل شده است. فرآیندی که در هر یک از این چهار جزء سیستم تبرید تراکمی انجام می­گیرد عبارتند از:

1.    اواپراتور

آمونیاک که به صورت مخلوطی از مایع و گاز اشباع در دمای پایین است وارد اواپراتور می­شود. در اواپراتور حرارت از هوای داخل سردخانه که دمایی بالاتر از مبرد دارد به آمونیاک خنک منتقل شده و آمونیاک از حالت مخلوط مایع و گاز اشباع، به حالت گاز سوپرهیت (superheat) در می ­آید (مطالعه بیشتر: محاسبه سوپرهیت).

2.    کمپرسور

آمونیاک گازی خروجی از اواپراتور وارد کمپرسور شده و در آن جا فشار و دمای آن افزایش پیدا می­کند. مصرف انرژی در یک سیکل تبرید تراکمی در این مرحله اتفاق می­افتد. توصیه می شود برای آشنایی بیشتر در مورد سیکل تبرید چیست ؟ آشنایی با انواع آن و نحوه عملکرد مطالعه کنید.

3.    کندانسور

آمونیاک گرم و پرفشار از کمپرسور خارج و وارد کندانسور می­شود. کندانسور نوعی مبدل حرارتی است که حرارت را از آمونیاک گرم دریافت کرده و به هوای محیط منتقل می­کند. بدین ترتیب آمونیاک مجدداً تغییر حالت پیدا کرده و از گاز به مایع تبدیل می­گردد، گرچه هنوز دمای نسبتاً بالایی دارد.

4.    شیر انبساط

آمونیاک مایع پس از خروج از کندانسور از یک شیر انبساط عبور می­کند که این کار موجب افت فشار و دمای آن می­شود و حالت آن از مایع گرم به مخلوط مایع و گاز اشباع خنک تغییر می­کند. آمونیاک خروجی از شیر انبساط سپس وارد اواپراتور شده و سیکل تبرید تراکمی تکرار می­گردد.

خواص فیزیکی مبرد تعیین کننده بازه فشار و دمای سیستم سرمایشی و نرخ چرخه (rate of cycling) لازم برای یک اثر تبرید معین است و این مشخصات، بازده سیستم تبرید را تعیین می­کنند. به همین دلیل انتخاب ماده مبرد برای سردخانه آمونیاکی دارای اهمیت زیادی  بوده و مواد مصنوعی زیادی برای به دست آوردن خواص فیزیکی مطلوب ساخته شده اند.

از جمله این مواد کلروفلوئوروکربن ­ها (CFC) هستند که تعداد زیادی از آن­ها از جمله CFC-12، CFC-22 و … در قرن بیستم توسعه داده شده و مورد استفاده قرار گرفتند؛ تا این که اثرات مخرب آن­ها بر لایه اوزون به اثبات رسید اما آمونیاک از جمله مبردهایی است که با وجود دارا بودن خواص ترمودینامیکی مطلوب، سازگاری خوبی با محیط زیست داشته و به همین دلیل از گذشته تا کنون جایگاه خود را به عنوان یک گزینه مناسب در صنعت تبرید به خصوص در تأسیسات بزرگ صنعتی مثل سردخانه ­ها الی الخصوص سردخانه آمونیاکی حفظ کرده است.

 

مزایای استفاده از آمونیاک به عنوان مبرد در سردخانه آمونیاکی

همان طور که گفته شد آمونیاک از گذشته تا کنون به عنوان یک گزینه مناسب در سیستم­ ها تبرید خصوصاً سردخانه­ های آمونیاکی و دیگر تأسیسات بزرگ صنعتی با دمای پایین در نظر گرفته می­شده است. برخی از مهم ­ترین مزایای این ماده که موجب گسترش استفاده از آن به عنوان مبرد شده است عبارتند از:

  • خواص ترموفیزیکی آمونیاک آن را به یک گزینه قابل اطمینان و کارآمد برای استفاده در سردخانه آمونیاکی تبدیل کرده است.
  • آمونیاک برای یک سیستم تبرید بسیار پربازده است به طوری که مقدار نسبتاً کمی از آن می­تواند کاهش دمای زیادی ایجاد کند. در مقایسه با اکثر مبردهای CFC رایج، آمونیاک بازدهی بیشتری دارد که این ویژگی موجب کمتر بودن مصرف انرژی و در نتیجه هزینه­ های عملیاتی سیستم می­شود.
  • هزینه ساخت یک سیستم تبرید آمونیاکی معمولاً کمتر از یک سیستم بر پایه مبرد CFC است، چرا که می­توان از لوله ­های با قطر کمتر استفاده کرد.
  • آمونیاک ماده ­ای طبیعی بوده و به وفور یافت می­شود. به همین دلیل تولید آن بر خلاف مبردهای مصنوعی محدود به شرکت­های دارنده پتنت محصول نیست و این امر موجب بالا بودن میزان تولید و پایین بودن قیمت آن می­شود.
  • آمونیاک به سرعت در محیط زیست تجزیه شده (کمتر از یک هفته در هوا باقی می­ماند) و لذا اثرات زیست محیطی بسیار کمی دارد.
  • در حالی که بسیاری از مبردهای مصنوعی به دلیل اثرات مخرب زیست محیطی در حال از دور خارج شدن هستند، پتانسیل گرمایش زمین (GWP) و پتانسیل کاهش لایه اوزون (ODP) آمونیاک هر دو صفر هستند.
  • بوی تند آمونیاک حتی در غلظت­های پایین (حدود ppm 20) به راحتی قابل تشخیص است. این امر در حفظ ایمنی و تشخیص نشتی، حتی نشتی ­های کوچک مؤثر است. این در حالی است که برای مبردهای بدون بو تشخیص نشتی­ های کوچک کار دشواری است.

 

معایب استفاده از آمونیاک در سیستم تبرید

با وجود مزایای متعدد استفاده از آمونیاک در سیستم تبرید، استفاده از این ماده با محدودیت ­هایی نیز رو به رو است که عمدتاً به دلایل زیر است:

  • آمونیاک با برخی از فلزات وآلیاژ­ها مانند مس، برنج، برنز و قلع سازگار نبوده و موجب خوردگی آن ­ها می­شود. لذا در یک سیستم تبرید بر پایه آمونیاک (به طور مثال سردخانه آمونیاکی) نمی­توان از لوله­ های مسی که در سایر سیستم ­های تبرید رایج هستند استفاده کرد. در این سیستم ­ها از لوله ­ها و تجهیزات فولادی استفاده می­شود.
  • آمونیاک ماده ای سمی است. میزان عوارض ناشی از آن بستگی به غلظت و زمان قرار گرفتن در معرض آن دارد و بسته به شرایط می­تواند عوارضی چون التهاب و سوزش گلو، دماغ و چشم تا حتی مرگ را در پی داشته باشد. با این حال به دلیل بوی تند و شدید آمونیاک وجود آن در هوا به آسانی قابل تشخیص است. از طرف دیگر به دلیل این که آمونیاک سبک­تر از هوا است در صورت نشتی بالا رفته و در هوا پخش می­شود.
  • آمونیاک در نسبت­های حجمی %25-16 در هوا قابلیت اشتعال و انفجار دارد. این ویژگی هنگامی که آمونیاک با روغن روان کاری کمپرسور مخلوط شود، تشدید می­گردد.

 

مقایسه کمی سیستم تبرید آمونیاکی با سایر سیستم ­ها

در بخش­ های قبل مزایا و معایب سیستم ­های تبرید بر پایه آمونیاک به صورت کیفی ارائه شد. در این قسمت به منظور مقایسه کمی این مبرد با سایر مبردهای رایج در صنعت تبرید و سردخانه، خواص این مبردها در صورت به کارگیری در یک چرخه تبرید تراکمی بخار ایده ­آل فرضی در قالب جدول زیر نشان داده شده است. در چرخه فرضی مذکور، دمای اواپراتور °C15- و دمای کندانسور °C30 در نظر گرفته شده است.

 

خواص ترمودینامیکی برخی از مبردها در چرخه استاندارد تبرید تراکمی بخار

 

اثر تبرید در جدول فوق برابرست با نسبت نرخ حرارت دریافت شده از محیط سرد (توان سرمایشی) به دبی جرمی مبرد. همان طور که در این جدول مشاهده می­شود اثر تبرید آمونیاک چندین برابر اثر تبرید سایر مبردها است. این امر موجب می­شود که برای یک ظرفیت سرمایشی مشخص، مقدار مبرد مورد نیاز در یک سردخانه آمونیاکی بسیار کمتر از مقدار مبرد در سایر انواع سردخانه ­ها باشد.

از طرف دیگر در بین مبردهای مذکور، تنها مبرد R-11 دارای ضریب عملکردی بالاتر از آمونیاک است، ولی امروزه استفاده از مبردهای R-11 و R-12 در صنعت تبرید به دلیل اثرات مخرب آن­ ها بر لایه اوزون تقریباً منسوخ شده است. مطالعه بیشتر: تفاوت سردخانه فریونی و آمونیاکی

 

تدابیر ایمنی در سردخانه ­های آمونیاکی

به دلیل دو ویژگی سمی و قابل اشتعال بودن آمونیاک، در سردخانه ­های آمونیاکی باید تدابیر ویژه ­ای اتخاذ شود تا از بروز حادثه تا حد امکان جلوگیری شده و در صورت بروز حادثه آسیب­های جانی و مالی به حداقل رسانده شود. این تدابیر شامل آموزش کارکنان، بازرسی منظم، تعمیر و نگهداری پیش­گیرانه، نصب علائم هشدار و … می­شود.

یکی از خطرات موجود در سردخانه آمونیاکی، خطر ایجاد نشتی ناشی از برخورد لیفتراک و سایر تجهیزات حمل و نقل با لوله ­ها یا اواپراتورهای سیستم تبرید است. برای جلوگیری از بروز این مشکل باید لوله­ ها و تجهیزات سیستم تبرید به صورت محافظت شده نصب گردند. برای مثال با نصب استپ­های مکانیکی (mechanical stops) در فضاهای بین پالت­ هایی که نزدیک تجهیزات سیستم تبرید قرار داده می­شوند، می­توان از برخورد شاخک لیفتراک با آن تجهیزات پیشگیری کرد.

از طرف دیگر باید تدابیری برای تخلیه سریع محل در صورت ایجاد نشتی و آزاد شدن آمونیاک در نظر گرفته شود. ایجاد مسیرهای تخلیه اضطراری و تعیین برخی از کارکنان به عنوان مسئول عملیات تخلیه نمونه­هایی از این اقدامات هستند.

یکی دیگر از الزامات در ساخت سردخانه ­های آمونیاکی، علامت ­گذاری یا برچسب­زنی (Labeling) لوله ­های حاوی آمونیاک است. مطابق دستورالعمل مؤسسه بین­المللی سرمایش آمونیاکی (IIAR) برچسب ­هایی که روی لوله­ های حاوی آمونیاک چسبانده می­شوند باید شامل پنج بخش باشند: مخفف اجزاء سیستم آمونیاکی، حالت فیزیکی (liquid/vapor)، کلمه آمونیاک (AMMONIA)، سطح فشار (low/high)، و فلش­هایی برای نمایش جهت جریان.

این برچسب­ها علاوه بر هشدار برای رعایت ایمنی، به کارکنان مسئول تعمیر و نگهداریِ سردخانه آمونیاکی یادآوری می­کند که الزامات مربوط به سیستم تبرید آمونیاک مثل پرهیز از نصب اجزاء مسی را در نظر داشته باشند.

خرید سردخانه آمونیاکی

 

خرید سردخانه آمونیاکی

سردخانه ­های آمونیاکی نوعی از سردخانه ­ها هستند که در سیستم تبرید آن­ ها از آمونیاک به عنوان مبرد استفاده می­شود. آمونیاک از نظر خواص ترموفیزیکی، قیمت و سازگاری با محیط زیست گزینه بسیار مناسبی برای استفاده در سیستم تبرید است. البته دو خاصیت سمی بودن و قابلیت اشتعال از معایب مهم آمونیاک هستند، ولی در صورت رعایت ایمنی و الزامات مربوطه، سیستم ­های تبرید آمونیاکی می­توانند بدون مشکل، وظیفه سرمایش را به بهترین شکل و با بازده بسیار مناسب انجام دهند.

به همین دلیل از گذشته تا کنون آمونیاک گزینه جذابی برای استفاده در سیستم ­های سرمایشی خصوصاً سیستم ­های سرمایشی صنعتی بزرگ مثل سردخانه ­ها بوده و با توجه به سازگاری بسیار مناسب آن با محیط زیست جایگاه خود را به خوبی حفظ کرده است. برای اطلاعات بیشتر در مورد سردخانه زیر صفر چیست و قیمت سردخانه زیر صفر میتوانید مقاله مربوطه را مطالعه کنید.

3/5 - (2 امتیاز)

ارسال دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

مقالات مرتبط