27-09-2008, 08:44 AM
|
|
عضو جديد
|
|
تاريخ التسجيل: Sep 2008
المشاركات: 4
|
|
نظرة عامة معدات التبريد مهندس محمد رضا هندسة شبرا
Refrigeration
In general: It is defined as any process of heat removal.
More specially: It is defined as the branch of science that deals with the process of reducing and maintaining the temperature of space or material below the temperature of the surroundings.
هو فرع من العلوم الذى يهتم بتقليل درجة حرارة حيز او مادة لتكون اقل من حرارة الوسط المحيط.
Application of refrigeration
1. Storage of food above or below the freezing. حفظ المنتجات الغذائية تحت او فوق درجة التجمد
2. Transportation of food above or below the freezing. نقل المنتجات الغذائية تحت او فوق التجمد
3. Industrial air conditioning. التكييف المستخدم فى الصناعة
4. Comfort air conditioning. التكييف المستخدم لراحة الإنسان
5. Ice making. صناعة الثلج
6. Chemical and related industries. الصناعات الكميائية و متعلقاتها
7. Manufacturing and treatment of metals. صناعة ومعالجة المواد
8. Medical and surgical aids. المُساعدات الطبية و الجراحية
9. Heat pump. المدفئة (المضخة الحرارية)
10. Miscellaneous cooling processes. عمليات التبريد الفرعية
Refrigeration systems
1. Vapor compression system. نظام إنضغاط البخار
2. Absorption system. نظام الإمتصاص
3. Air cycle system. نظام دائرة الهواء
4. Steam jet system. نظام نافورة البخار
5. Thermo-electric system. نظام حرارى- كهربى
The main components of S.V.C.R.S are:
1. Compressor ضاغط (كباس)
2. Condenser مكثف
3. Expansion device (as valve) معدات خنق
4. Evaporator مبخر
وظيفة الضاغط :
§ سحب بخار وسيط التبريد من المبخر بحيث لا يتراكم داخل مواسير المبخر.
§ يرفع ضغط البخار الى ضغط يناظر درجة حرارة أعلى من درجة حرارة وسيط التبريد (ضغط المكثف).
§ يقوم بعمل حلقة مغلقة (closed loop) لعملية التبريد.
وظيفة المكثف :
§ مبادل حرارى يتم فيه تبريد بخار وسيط التبريد وتحويله الى سائل.
وظيفة الخانق (الصمام) :
§ خفض ضغط سائل التبريد الخارج من المكثف الى ضغط يناظر ضغط المبخر.
§ تنظيم معدل التدفق لوسيط التبريد.
وظيفة المبخر :
§ مبادل حرارى يتم خلاله امتصاص الحرارة من المكان المراد تبريده فيتحول مائع التبريد الى بخار.
COMPRESSORS
يوجد نوعين اساسيين:
1. Positive displacement compressors
2. Dynamic compressor
1. Positive Displacement Compressors
فى هذا النوع يتم زيادة ضغط مائع التبريد بواسطة تقليل حجمه. و يشمل 4 أنواع اساسيه:
I. Reciprocating compressors. الضواغط الترددية
II. Rotary compressors. الضواغط الدورانية
a. Rolling piston compressor. الضواغط رحويه
b. Vane compressors. الضواغط ذات الريش
c. Screw compressors. الضواغط الحلزونية
d. Scroll compressors. الضواغط اللولبية
I. Reciprocating compressors الضواغط الترددية
يتكون من اسطوانه و مكبس و صمام الدخول و الخروج. يتم تحريك الكبس بواسطة عمود الكرنك المتصل بذراع التوصيل. يقوم الموتور بادارة الكرنك و تحريك ذراع التوصيل و المكبس. يتحكم صمامى الدخول و الخروج فى عمليتى الإدخال لبخار مائع التبريد.
§ اذا كان الضاغط فى مكان و الموتور الذى يدوره فى مكان اخر يسمى Open compressor ضاعط مفتوح.
§ اذا كان الضاغط و الموتور الذى يدوره فى نفس الغلاف يسمى Hermetic compressor ضاغط محكم الغلق.
تسمى الكفاءة الحجمية المعطاه بالمعادلة السابقة بالكفاءة الحجمية النظرية او الظاهرية. حيث ان درجة الحرارة لبخار وسيط التبريد ترتفع اثناء دخوله الاسطوانة و ايضا ينخفض ضغطه و بالتالى تتأثر قيمة الكفاءة الحجمية النظرية و تعطى بالمعادلة الآتيه:
و تسمى بالكفاءة الحجمية الحقيقية
II. Rotary Compressors
a. Rolling piston
يتكون من غلاف اسطوانى خارجى يحتوى على فتحة دخول للبخار المطلوب زيادة ضغطه وصمام خروج البخار بالإضافة الى فاصل زنبركى للبخار لفصل جانب الضغط العالى عن جانب الضغط المنخفض. بالإضافة الى ذلك هناك اسطوانة داخلية تدور حول محور دوران B يختلف عن مركز الاسطوانة الخارجية A و بذلك تتحرك حركة رحوية (تتدحرج) مؤدية الى تغير الحيز الذى يوجد فيه البخار من حجم كبير عند المدخل الى صغير عند المخرج مؤديا الى إنضغاطه.
a. Rotary vane:
بخار مائع التبريد يدخل من فتحة الدخول و يتم الاحتفاظ به بين ريشتين الى حين خروجه من صمام الخروج
b. Screw compressors
يتكون من ترسين حلزونيين. يحتوى الدوار (القائد) غالبا على اربعة بروزات (Lobes) فى حين الترس الاخر (المٌنقاد) على ستة تجاوييف (Grooves) مناظرة لبروزات الترس الاول بإدارة الترس الثانى. و يلاحظ ان الفراغ الذى يمكن ان يشغله البخار عند المدخل اكبر بكثير من الفراغ المتاح عند المخرج الأمر الذى يؤدى الى انضغاط البخار تدريجيا من المدخل الى المخرج.
c. Scroll compressor
يتكون من لولبين متماثلين احدهما ثابت Fixed و الاخر مدارى orbiting مجمعين على بعد يساوى نصف قطر المدار orbit. عنما يتحرك اللولب المدارى فان حجم الفراغ بين اللولبين يتناقص تدريجيا فيزيد الضغط.
1. Dynamic Compressors
يتم تحويل الطاقة الميكانيكية للموتور الى طاقة حركة للبخار ثم الى طاقة ضغط ولذلك يتم زيادة ضغط البخار على حساب قوة الطرد المركزى Centrifugal.
Centrifugal compressor:
ضاغط الطرد المركزى يتكون من دفاعة مروحية مُركبة على عمود من الصلب وبوضع كل ذلك فى غلاف من الحديد الزهر. الدفاعة تتكون من قرصين بينهما عدد من الريش المنحنية.
نظرية التشغيل تعتمد على سحب البخار ذو الضغط المنخفض و السرعة المنخفضة من فتحة فى مركز (عين) الدفاعة و يجبر على الخروج فى الاتجاه القطرى عند محيطها بفعل قوة الطرد المركزى. ويخرج البخار بضغط عالى و سرعة عالية عند محيط الدفاعة ليدخل فى غلاف مصمم لتقليل سرعته و تحويلها الى ضغط.
CONDENSERS
وهو مبادل حرارى فيه تنتقل الحرارة من وسيط التبريد الأعلى فى درجة حرارته الى الى المائع المحيط بوحدة التبريد فيتم تبريد مائع التبريد و تحويله الى سائل .يمكن تصنيف المكثفات تبعا لوسيط التكثيف الى 3 أنواع:
a. تبريد بالهواء Air cooled condenser
b. تبريد بالماء Water cooled condenser
c. تبريد تبخيرى (تبريد بالماء و الهواء معا) Evaporator condenser
ملحوظة:
فى كل انواع المكثفات التى تم ذكرها لابد ان يكون معدن مواسيرها غير مُكلف و له معامل توصيل حرارى كبير (لذا لابد اثناء التصميم حساب الحمل الحرارى باستخدام اكثر من معدن وحساب التكلفة ثم اختيار الانسب). افضل معدن لصنع مواسير المكثف هو النحاس لان معامل التوصيل الحرارى له خمس (5) اضعاف معامل التوصيل للحديد .... لكن عيب النحاس انه مُكلف ......
عند حدوث تسريب فى مواسير الحديد .. يحدث تآكل (بارومه) .... بالنسبة للحديد هذا يعنى ان البارومه اصبحت فى كل مواسير المكثف و لكن اضعف مكان هو الذى حدث فيه التسريب ...... لذا لا يتم لحام له .... لذلك لابد من استبدال المكثف كليا.
عند حدوث تسريب فى مواسير النحاس ..يتم لها لحام اذا كانت المواسير جديدة .... اما اذا كانت المواسير قديمة فلابد من استبدال المكثف كليا.
a. Air Cooled Condensers
يتم تبريد وسيط التبريد الذى ينقله المكثف باستخدم هواء بارد يتم دفعه بواسطة مروحة (انقال الحرارة بالحمل الجبرى) او تنتقل الحرارة من سطح المواسير الى الهواء البارد بالحمل الحر.
b. Water Cooled condensers
يتم تبريد مائع التبريد الذى ينقله المكثف باستخدم ماء بارد يتم دفعه بواسطة مضخه. تستخدم فى حالة توفر المياه النظيفة و امكانية التخلص من الياه الساخنة او تبريدها لإعادة إستخدامها. هناك 3 أنواع من المكثفات التى يتم تبريدها بالماء.
1. Shell & tube condenser.
2. Shell & coil condenser
3. Double tube condenser.
1. Shell & Tube Condenser
عبارة عن مجموعة من الأانابيب تحتوى او لا تحتوى على زعانف موضوعة داخل اسطوانة. يسرى الماء داخل الأنابيب و يدخل بخار وسيط التبريد من أعلى الغلاف يبنما يخرج سائل وسيط التبريد المتكثف من اسفل الغلاف.
2. Shell & Coil Condenser
يتكون من ملف حلزونى داخل غلاف من الصلب. تسرى المياه داخل الملف بينما يكون وسيط التبريد من أعلى الغلاف و يتكثف و يتجمع السائل فى قاع الغلاف الذى يعمل كخزان لسائل التبريد.
3. Double tube condenser
عبارة عن أنبوبتين متحدتين المركز. يسرى ماء التبريد فى الأنبوبة الداخلية بنما يسرى وسيط التبريد المراد تكثيفه فى الحيز بين الأنبوبتين و فى الإتجاه المعاكس.
c. Evaporative Condensers
المكثف التبخيرى عبارة عن مبادل حرارى يقوم بعمل المكثف و برج التبريد معا خلال وحدة واحدة. يدخل بخار وسيط التبريد القادم من الضاغط الى ملف التكثيف ... تتساقط المياه فى صورة رزاز على ملف التكثيف ثم الى القاع ليعاد سريانها بواسطة مضخة. يعمل الرزاز على تبريد وسيط التبريد... كذلك قبل سقوطه الى اسفل فانه يُبرد هواء مسحوب لأعلى بواسطة مروحة و الذى يقوم ايضا بتبريد ملف التكثيف. يتم تركيب موانع فى اعلى المكثف التبخيرى لتمنع سريان المياه مع الهواء. كذلك يوجد ماء تعويض للخزان لتعويض الفقد.
EVAPORATOR
هو عبارة عن مبادل حرارى يوضع فى المكان المراد تبريده. يمر خلاله سائل وسيط التبريد ليمتص الحرارة من المكان ويبرده. يتحول وسيط التبريد الى بخار ليُسحب بواسطة ضاغط ليدفعه الى المكثف. يوجد تصنيفات عديدة للمبخرات تبعا ل construction, expansion, air flow, and method of liquid feed
Construction Expansion Air flow Method of liquid feed
§ Direct expansion
§ Natural convection
§ Dry
§ Finned tube
§ Indirect expansion
§ Forced circulation
§ Flooded
§ Shell & tube
§ Plate
§ Shell & coil
Evaporators according to type of expansion
1. Direct expansion
هناك تلامس مباشر بين مواسير المبخر والهواء المراد تكييفه او تبريده
2. Indirect expansion
يتم تبريد المياه فى مبردات (chiller) بواسطة فريون داخل دائرة تبريد. هذا الماء البارد يمر على كل الغرف الموجوده فى المبنى حيث يوجد فى كل غرفة مروحة تدفع الهواء على ملف يمر فيه هذا الماء البارد. فيبرد الهواء و يسخن الماء الذى يتم سحبه الى برج تبريد ليتم تبريده مرة اخرى ثم ارجاعه الى المبرد (chiller) لكى يبرد اكثر خلال دائرة التبريد التى يسرى فيها الفريون.
يتم استخدام الجلايكول (glaicol) بدلا من الماء العادى و ذلك لتجنب المشكلات الناتجة عندما يحدث خطأ فى دائرة اتحكم فى المنظومة (control system) فيحدث تجمد للماء داخل المواسير فيزداد حجمه فيٌحدث تشقق و كسر للمواسير اما عند استخدام الجلايكول فانه يتجمد عند تقريبا فيحافظ على الماسير مهما انخفضت درجة الحرارة.
Water Loop through Chillers
خط سير المياه التى تمر داخل المبرد chiller
Multiple Chillers Installation
عند تركيب اكثر من مبرد (chiller) فلابد ان يبعد عن الحائط بحد ادنى (1.8 m) و بين كل مبرد و اخر مسافة (3 m)
Evaporators According To Method of Liquid Feed
1. Dry expansion evaporator
يستخدم صمام متصل بجهاز احساس او إستشعار بحيث تتم تغذية وسيط التبريد باعطاء اشارة الى الصمام بدخول كمية اضافية فى ماسوره فرعية.
2. Flooded evaporator
فى المبخر المغمور يوجد خزان به وسيط تبريد سائل و الذى يغذى المبخر ويجعله مغمورا دائما بسائل وسيط التبريد عن طريق صمام عوام عند انخفاض مستوى المائع بها. يتم فصل البخار عن السائل بسبب الجاذبية.
Defrost طرق إزالة الصقيع
احيانا يتكون الثلج على جزء معين من الثلاجة و هذا يعنى وجود عيب فى الثلاجة (تسريب ......) حيث ان الثلج يجب ان يكون فى الثلاجة كلها. هناك أربع طرق يمكن إستخدامها فى إزالة الصقيع:
Reverse cycle defrost, Water defrosts system, Electric defrosting, and Hot gas defrosts.
1. Reverse cycle defrost
يستخدم صمام رباعى عاكس (يعكس مسار مائع التبريد فى الدائرة) بحيث يعمل المبخر وظيفة المكثف و العكس.
الصمام فى الوضع العادى ينقل مائع التبريد من الضاغط الى المكثف ثم الانبوبه الشعرية ثم المبخر...... وتعاد الدوره.
المبخر موجود فى المكان المراد تبريده ليمتص الحرارة منه بينما المكثف يطرد الحرارة الى الخارج.
عند تكون صفيع فان ذراع الصمام يتحرك بحيث يجعل مائع التبريد ينتقل من الضاغط الى المبخر وليس الى المكثف..... فتكون الدورة من الضاغط الى المبخر ثم الانبوبة الشعرية ثم المكثف..... وتعاد الدورة. مائع التبريد الخارج من الضاغط له درجة حرارة اعلى فعندما يمر فى المبخر .. ينصهر الصقيع و يتم ازالته.
2. Water defrost system
مائع التبريد الخارج من الضاغط له درجة حرارة مرتفعة. لذلك يتم سحب فرع من مائع التبريد الخارج من الضاغط لتسخين حوض ماء فتزداد درجة حرارة الماء الذى يتم له بعد ذلك إسالة على مواسير المبخر حتى يٌذيب الثلج. تتم هذه العملية اثناء توقف الدورة.
3. Electric defrosting إزالة الصقيع بالسخان الكهربى
إزالة الصقيع بالسخان الكهربى يتم عن طريق استخدام طاقة حرارية من سخان كهربى. يتم ذلك بإيقاف الضاغط لمنع مرور مائع التبريد للمبخر و تشغيل سخان كهربى بالمبخر لتسخينه و إذابة الصقيع ثم فصله و إعادة تشغيل الضاغط لعملية التبريد الأساسية. و يستخدم للوحدات الصغيرة وتتم هذه العملية اثناء توقف الدورة..
4. Hot gas defrost إزالة الصقيع بالغاز الساخن
يتم سحب فرع من مائع التبريد الخارج من الضاغط لتسخين الهواء المدفوع بواسطة مروحة على مواسير المبخر حتى يٌذيب الثلج. و يستخدم للوحدات الكبيرة.
Refrigeration Flow Control
يمر بها الفريون السائل ويخرج منها في صورة رذاذ Spray نتيجة عملية الخنق Throttling ذات درجة حرارة منخفضة وضغط منخفض .ولذلك يمكن التحكم فى تدفق وسيط التبريد عند نقاط مختلفة من دائرة التبريد. يوجد 6 أنواع اساسية تُستخدم للتحكم فى مائع التبريد:
1. Hand expansion valve. صمام تمدد يدوى
2. Automatic expansion valve. صمام تمدد اتوماتيكى
3. Thermostatic expansion valve. صمام تمدد ثرموستاتى
4. The capillary tube. الأنبوبة الشعرية
5. The low pressure float. عوام منخفض الضغط
6. The high pressure float. عوام عالى الضغط
The Requirements (Properties) Of Working Refrigerants
1. A high latent heat of vaporization.
2. High density of suction gas.
3. Non-corrosive, non-toxic and non-flammable.
4. Critical temperature and triple point outside the working range.
5. Compatibility with materials of construction, with lubricating oils.
6. Convenient working pressures (not too high and not below atmospheric pressure).
7. High dielectric strength (for compressors having electric motors).
8. Low cost.
9. Ease of leak detection.
10. Environmentally friendly.
Leak Detection إكتشاف التسريب
يوجد 3 طرق تُستخدم فى إكتشاف التسريب:
1. Electronic detection
يعتبر هذا الجهاز هو الاكثر حساسية لتسرب موائع التبريد حيث يعتمد فى عمله على التغير فى تدفق التيار الكهربى بين قضبين من البلاتين مشحونان بشحنات مختلفة. عند حدوث تسريب لمائع التبريد يتحلل ثم تحدث له عملية تأين ... ولذلك يتغير التيار الكهربى بين القضيبين.
الجهاز يُستخدم لكل انواع وسائط التبريد فيما عدا R-14 حيث انه يحتوى على ابخرة قابلة للإشتعال او الإنفجار.. كذلك الكحول و اول اكسيد الكربون لانهم يتعارضا مع الجهاز.
2. Halide Torch
هذا الاختبار سريع فى اكتشاف التسريب و يستخدم لموائع التبريد التى تحتوى على كلور فى تكوينها. يتم تسخين قطعة من النحاس بواسطة كحول او بنزين فى وجود الهواء. تمر قطعة النحاس اثناء تسخينها على مٌعدة التبريد و عند وجود تسريب يتحول لون اللهب الى اخضر.
3. Bubble method
فى هذا الاختبار ... المٌعدة المراد الكشف عليها يتم ملئها بالهواء او النيتروجين ثم تغُمر فى الماء ... عند وجود تسريب تتكون فقاعات هواء.
|
|
مهندس محمد رضا معيد بكلية الهندسة بشبرا
رد: نظرة عامة معدات التبريد مهندس محمد رضا هندسة شبرا
العرض العادي
