Search
Close this search box.

شیر انبساط (اکسپنشن ولو) | اهمیت آن در چیلر

شیر انبساط (اکسپنشن ولو)

انتخاب صحیح شیر انبساط تأثیر بسزایی در عملکرد و تولید برودت چیلر دارد. شیر انبساط یا اکسپنشن ولو قطعه ای مهم بوده که در خط مایع و در خروجی کندانسور (قبل از اواپراتور) قرار می گیرد.

وظیفه این قطعه کنترل مقدار گاز مبرد وارد شونده به اواپراتور است. عملکرد این قطعه بدین گونه بوده که باعث تغییر حجم و تغییر فاز مبرد شده و به دنبال آن منجر به کاهش یا افزایش برودت در اواپراتور می شود؛ همچنین این شیر مقدار گاز سوپرهیت خارج شده از اواپراتور را کنترل می کند.

شیر انبساط چیست؟

از شیر انبساط برای کنترل گاز مبرد استفاده می شود که محل قرارگیری آن بین خروجی کندانسور و ورودی اواپراتور است. این شیر در واقع عملکردی برعکس کمپرسور را در سیستم خنک کننده انجام می دهد.

کمپرسور فشار گاز خنک کننده را افزایش داده و آن را درون سیستم جاری می سازد؛ این در حالی است که اکسپنشن ولو فشار زیاد قسمت پر فشار (کندانسور) را کاهش داده و گاز را برای ورود به اواپراتور آماده می سازد. این شیر دارای دو وظیفه است:

الف) کاهش فشار و دمای مبرد

ب) کنترل جریان مبرد ورودی به اواپراتور بر اساس دمای گاز خروجی از آن

انواع شیر انبساط

انواع شیر انبساط جهت کنترل جریان مبرد درون سیکل سردسازی عبارت است از:

  • لوله های مویین
  • شیرهای انبساط ترمواستاتیک (مکانیکی)
  • شیرهای انبساط الکترونیک

در ادامه مطلب به تشریح هر یک از این موارد پرداخته شده است.

لوله مویین

لوله مویین از یک لوله با قطر اندک و طول مشخصی با پیچ و تاب های بسیار تشکیل شده است، که دارای یک ورودی بسیار کوچک برای ورود مایع مبرد تحت فشار از کندانسور، و یک خروجی برای ارسال مبرد به سمت اواپراتور است.

این لوله به دلیل اصطکاک با دیواره ها باعث کاهش فشار مبرد می شود. از طرفی با توجه به خواص مبرد، با کاهش فشار، دمای آن نیز کاهش یافته و آن را به حالت اشباع تبدیل کرده تا سیالی با دما و فشار پایین وارد اواپراتور شده و حداکثر توانایی جذب حرارت را داشته باشد.

این لوله در سیستم های تبریدی کوچک با ظرفیت پایین مورد استفاده قرار می گیرد؛ چرا که طول لوله تغییر ناپذیر بوده و کنترل خاصی بر روی گذر مبرد ندارد. از مزایای لوله مویین می توان به قیمت مقرون به صرفه، سازگاری با تمام مبردها و… اشاره کرد. برای آگاهی بیشتر درباره سیستم تبرید میتوانید مقاله سیستم سرمایشی چیست معرفی انواع و کاربردهای آن را بخوانید.

عیب آن نیز عبارت است از عدم کنترل پذیری بر گذر مبرد و تنظیم جریان. همچنین لازم به ذکر است که فشار سیستم باید به نحوی باشد که فشار زیادی به لوله وارد نشود تا از شکستگی و نشت مبرد جلوگیری شود.

شیر انبساط ترموستاتیکی

شیر انبساط ترموستاتیک نسبت به لوله مویین توانایی بیشتری در تنظیم جریان مبرد داشته و دارای کاربرد فراوانی در سیستم های تبرید و تهویه مطبوع است. این شیرها به دو دسته شیر با متعادل کننده داخلی، و با متعادل کننده خارجی تقسیم می شوند.

در صورتی که اواپراتور با افت فشار زیادی مواجه باشد، اغلب از شیر با متعادل کننده خارجی استفاده می شود؛ در این نوع شیرها، در خروجی اواپراتور از یک سنسور حرارتی (بالب حرارتی) استفاده می شود که لازم است تا به شکل مناسبی به روی لوله خروجی از اواپراتور نصب شود.

شیر انبساط ترموستاتیکی

بالب حرارتی برای عملکرد صحیح باید به طور افقی و در فاصله 10 الی 20 سانتی متری از خروجی اواپراتور و بر روی لوله مکش کمپرسور نصب شود. در لوله های با قطر کمتر از 20 میلی متر، این حسگر در قسمت بالایی لوله مبرد، و در لوله های با قطر بیشتر از 20 میلی متر، در موقعیت ساعت 4 یا 8 ننسبت به لوله نصب می شود.

بالب حرارتی دارای یک لوله باریک بوده که به شیر انبساط متصل می شود. در صورتی که میزان مبرد در اواپراتور کمتر از حد مورد نظر باشد، سیال بیش از حد گرم شده و در خروجی اواپراتور، مبرد به گاز سوپرهیت تبدیل می شود. این موضوع باعث تحریک گاز درون بالب حرارتی شده و فرمانی را به اکسپنشن ولو جهت بازگشایی بیشتر مسیر جریان مبرد می دهد. بیشتر بدانید: محاسبه سوپرهیت و محاسبه سابکول در سیکل تبرید

عملکرد شیر انبساط ترموستاتیکی

در حالتی که میزان مبرد عبوری نیز بیش از حد مورد نظر باشد، در خروجی اواپراتور، به جای گاز اشباع، همچنان مایع اشباع با دمای کمتر وجود خواهد داشت که این موضوع نیز توسط بالب حرارتی شناسایی شده و از طریق شیر انبساط باعث کاهش عبور مبرد از شیر خواهد شد. این نوع شیرها را می توان با علامت اختصاری TEV یا TXV که مخفف عبارت انگلیسی Thermal Expansion Vales است، تشخیص داد.

شیر انبساط ترموستاتیکی از اجزایی همچون صافی، سوزن، دیافراگم، بدنه شیر، حباب حرارتی یا بالب حرارتی، محفظه عبور مبرد، محل اتصال دهنده بالب به اکسپنشن ولو، فنر تنظیم فشار استاتیکی سوپرهیت، تشکیل شده است.

برای تنظیم اکسپنشن ولو های ترموستاتیکی از یک پیچ تنظیم دستی نیز استفاده می شود. با چرخاندن این پیچ در جهت عقربه های ساعت، مقدار مبرد وارد شده به اواپراتور کاهش می یابد.

به طور تجربی، با هر بار چرخش پیچ تنظیم به مقدار یک چهارم دور، باید برای یک تا سه ساعت بعد تغییرات در عملکرد سیستم مورد بررسی قرار گیرد. در صورتی که پیچ تنظیم به سمت خلاف عقربه های ساعت چرخانده شود نیز مقدار مبرد عبوری از شیر افزایش می یابد.

مزایا و معایب شیر انبساط ترموستاتیک

از جمله مزایای شیر انبساط ترموستاتیکی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • طول عمر بالا
  • امکان تنظیم آسان
  • هزینه تعمیر و نگهداری اندک
  • قیمت مقرون به صرفه نسبت به شیرهای انبساط الکترونیکی

معایب این نوع شیر نیز عبارت است از:

  • برای اختلاف فشار های پایین مناسب نیستند
  • در دماهای بالا عملکرد خوبی ندارند
  • دارای دقت کمتری نسبت به شیرهای انبساط الکترونیکی هستند

شیر انبساط الکترونیکی

شیر انبساط الکترونیکی شامل انواع مختلفی بوده و از ویژگی های آن می توان به بازدهی بالا، کنترل دقیق جریان مبرد، ابعاد کوچک تر و… اشاره کرد. این شیر معمولاً دارای دو سنسور دماسنج برای اندازه گیری دمای ورودی و خروجی از اواپراتور است.

عملکرد این شیر نیز همانند شیر ترموستاتیک بوده، با این تفاوت که کنترل کننده آن به جای بالب حرارتی، سیگنال های الکترونیکی است. از این رو سرعت عمل آن نسبت به شیرهای ترموستاتیک بیشتر خواهد بود.

این شیرها توسط یک کنترل کننده الکترونیکی عمل می کنند و با توجه به سیگنال های ارسال شده، ماموریت باز و بسته کردن شیر را بر عهده داشته و میزان مبردی عبوری به سمت اواپراتور را کنترل می کنند.

در واقع، کنترل کننده مقدار فشار و دما را از طریق سنسورهای نصب شده در خط ساکشن کمپرسور دریافت کرده و با توجه به نوع مبرد و سوپرهیت تعریف شده برای آن، اقدام به صدور سیگنال الکترونیکی برای باز یا بسته شدن شیر انبساط می کنند. برای باز یا بستن شیر نیز اغلب از یک موتور پله ای یا استپ موتور استفاده می شود. برای آگاهی بیشتر دباره ساکشن کمپرسور میتوانید مقاله علت یخ زدگی ساکشن کمپرسور را بخوانید.

شیر انبساط الکترونیکی

اکسپنشن ولو الکترونیکی از اجزایی از جمله بدنه، سوزن تنظیم، استپ موتور، پورت تنظیم، اتصال ورودی، اتصال خروجی و مهره قفل شونده تشکیل شده است. انواع آن عبارت است از:

  • شیر مجهز به موتور پله ای
  • شیر پالسی
  • شیر آنالوگ

شیرهای دارای موتور پله ای رایج تر بوده و به دو دسته تک قطبی و دو قطبی تقسیم می شوند.

مزایا و معایب شیرهای انبساط الکترونیکی

برخی از نکات مثبت در استفاده ازاین نوع شیرها را می توان در موارد زیر خلاصه کرد:

  • مصرف اندک انرژی
  • جلوگیری از گرم شدن بیش از حد سیستم
  • عملکرد مطمئن و با سرعت بالا
  • قابلیت استفاده برای انواع مختلف مبرد
  • ابعاد کوچکتر نسبت به شیرهای ترموستاتیک

از جمله معایب این شیرها نیز می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • قیمت نسبتاً بالاتر نسبت به شیرهای ترموستاتیک
  • محدودیت سایز شیرهای تولید شده

تاثیر شارژ نامناسب مبرد بر عملکرد شیر انبساط

در صورتی که مقدار شارژ مبرد بیش از حد مورد نظر باشد امکان فرار روغن کمپرسور و ورود آن به سیکل تبرید افزایش می یابد. هنگامی که روغن کمپرسور وارد لوله های مبرد شود، با مبرد ترکیب شده و این موضوع باعث کاهش کارایی و ظرفیت چیلر می شود.

در طرف مقابل اگر سیکل تبرید به اندازه کافی شارژ نشود، فشار درون اواپراتور کاهش می یابد؛ از این رو خط مایع و رسیور با کاهش مبرد مواجه شده که این موضوع نیز باعث کاهش ظرفیت دستگاه و کاهش مبرد در ورودی شیر انبساط می شود که این موضوع منجر به تبخیر سریع قطرات مایع مبرد در اواپراتور می شود.

از این رو سیستم با افزایش سوپرهیت مواجه می شود. در نهایت زمان کارکرد کمپرسور افزایش یافته و باعث آسیب رسیدن و کاهش طول عمر کمپرسور خواهد شد.

جمع بندی

از شیر انبساط یا اکسپنشن ولو برای کنترل عبور جریان مبرد در سیستم های تبرید استفاده می شود. نمونه های رایج اکسپنشن ولوها عبارتند از انواع ترموستاتیکی و الکترونیکی، که به طور کلی نوع الکترونیکی دقیق تر و سریع تر بوده، اما نوع ترموستاتیکی دارای عملکرد ساده تر و طول عمر بالاتری است.

معمولا در مواقعی که ظرفیت سیکل تبرید بالا، و نیاز به عملکرد دقیق و سریع باشد، از نوع الکترونیکی، و در غیر این صورت از نوع ترموستاتیکی استفاده می شود.

برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت مشاوره در این خصوص می توانید با کارشناسان مجموعه فراسرد تماس بگیرید.

5/5 - (1 امتیاز)

ارسال دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

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

مقالات مرتبط